Трехфазный статический умножитель частоты

 

Союз Советских

Социаяистич вских

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 080230 (21) 2880266/24-07 (51) М. Кл. с присоединением заявки М

Н 02 И 5/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 071181. Бюллетень Н9 41 (53) УДК 621. 314. 27 (088. 8)

Дата опубликования описания 07.1181

Ш.Ш. Бикташев, A.М. Брянцев, С.Е.Соколов, А.А. Избаш и Е.Л. Ляцер (72) Авторы изобретения

Алма-Атинский энергетический институт

1 (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ УИНОЖИТЕЛЬ

ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к области электротехники и может, быть использовано в качестве источника питания переменного тока повышенной частоты.

Известна конструкция статического индукционного устройства, содержащего шихитованный магнитопровод нз листовой электротехнической стали с раз.мещенными на нем рабочей трехфаэной об-. Моткой и обмоткой постоянного тока, причем магнитопровод выполнен в форме шестигранной призмы, на стержнях (образующих) которого размещена секционированная рабочая обмотка, а на ярмах — обмотка постоянного тока(1 °

Недостатком этой конструкции является отсутствие воэможности умножения частоты на выходе устройства.

Известна также конструкция трехфазного статического умножктеля частоты, содержащего магнитную систему со стержнями, на которых размещены первичная, вторичная и дополнительная цилиндрические обмотки, причем каждая фаза первичной обмотки выполиена из двух ветвей, соединенных в два неравноплечих зигзага с соотношением чисел витков зигзага, равным 2,73 (21. данная конструкция по технической сути и достигаемому результату является наиболее близкой к описываемому изобретению.

Недостатком ее является завышенный расход активных материалов и низкий КПД.

Целью изобретения является уменьшение расхода активных материалов и повышение КПД умножителя.

Для достижения поставленной цели, в трехфазном статическом умножителе частоты, содержащем магнитную систему со стержнями, на которых размещены первичная, вторичная и дополнительные цилиндрические обмотки, причем каждая фаза первичной обмотки выполнена из двух ветвей, соединенных в два неравноплечих зигзага с соотношением чисел витков зигзага, равным 2,73, магнитная система вынолнена в виде пространственного шестистержневого цилиндрического магнитопровода с тремя кольцевыми.ярмами, одно из которых - среднее - делит стержни магнитопровода пополам, на верхнюю и нижнюю части, а каждая фаза первичной обмотки размещена на верхней и нижней части двух стержЗО ней, причем обмотки с меньшим числом

879720 витков каждой из ветвей размещены на стержнях, расположенных через один в противоположных направлениях от стержней, на которых размещены обмот-. ки с большим числом витков другой ветви той же фазы, прн этом обмотки каждой иэ ветвей фазы соединены между собой полярно противоположно по отношению к одноименным обмоткам другой ветви фазы.

На чертеже схематически изображе- Я но описываемое устройство.

Трехфазный статический умножитель частоты содержит магнитную систему со стержнями, на которнх размещены первичная, вторичная 1 и дополнительные 2 и 3 цилиндрические обмотки, причем каждая фаза первичной обмотки выполнена иэ двух ветвей 4 м 5, соединенных в два неравиоплечмх зигзага с соотношением чисел вмтков зигзага, равным 2,73. Иагиитная система выполнена в виде пространстввммого шестистержневого цмлиндрмческого магнитопровода с тремя кольцевымм ярмами, одно из которых — среднее - делит стержни магнитопровода пополам, ма 2$ верхнюю.б и нижнюю 7 части. Каждая фаза первичной обмотки размещена на верхней Ь и нижней 7 части двух стерж- ней, причем обмотки с меньзвае числом витков каждой из ветвей 4 м 5 фазы размещены на стержнях, расноложеммых через один в противоположных направлениях от стержней, на которых размещены обмотки с болыаюм числом витков другой ветви той же фазы, прм этом обмотки каждой из ветвей 4 м 5. фазы ,соединены между собой полярно противоположно по отношению к одноименнъм обмоткам другой ветви фазы.

Первичная обмотка выполнена нз двух ветвей 4 и 5, соединенных в два 40 неравноплечих зигзага (числО витков в каждом зигзаге W + W<) с соотмспавнием чисел витков зигзага Ng/Щэ 2,73, Одна иэ дополнительных обмоток 3 обмотка подмагничивания постоямным 45 током (йд ) соединена открытым треугольником, а другая 2 - обмотка самоподмагничивания током удвоенной частоты (W ) соединена звездой. К зажимам этой области подключена трех- ð

Фазная группа 8 конденсаторов самоподмагничивания. Вторичная обмотка 1 (Ч3) соединена в звезду. К ве зажимам подключены трехфаэные группы конденсаторов 9 продольной и лолеречной емкостной компенсации.

Первичные обмотки каждой из фаз равномерно размещены на верхней и нижней половинах двух стержней,разделенных средним ярмом-нополам,причем обмотки с меньшим числом витков ЬО каждой иэ ветвей фазы размещены на стержнях, расположенных через один в противоположных направлениях от стержней, на которых размещены обмотки с большим числом витков той а5 же фазы, но другой ветви, а вторичные обмотки 1 (Ч5), обмотки 3 подмагничивания постоянным током (Wg ) и обмотки 2 самоподмагничивания током удвоенной частоты (ЧБ) каждой из фаз равномерно размещены на верхней и нижней половинах двух соседних стержней.

Каждые из первичных обмоток (W<, Ч2 ), расположенные на одном и том же стержне (на верхней и нижней его половинах) включены последовательно и согласно, а каждые иэ обмоток 1, 3 у) расположенные на одном и том жв стержне, - последовательно и встречно.

Принцип действия умножмтеля основан на нелинейной зависимости потока в ферромагнитном сердечнике от тока м выделении в виде ЭЛС выходной обмотки четвертой гармоники частотноврвмеммого спектра пульсирующего поля, появляющейся при нодмагннчивании сердечника постоянным током. При этом магимтмые потоки, создаваемые токами первичной обмотки, так как первичиыв обмотки, расположенные на одном старицкие, соединены согласно, замыкаются в пределах контуров, образованных иаружмивем ярмами м стержнями, а магнитные потоки, создаваемые токами обмоток 1 (Wy), 3 и 2 (так как обмотки 1 (Му) 3 м 2, расположенные ма одмом стержне, соединены встречно) в пределах контуров, образованных стерщмямм б м 7, средним и одним sA наружмых ярм. Одмовремвммо подобное соедммвмив обмоток, расположенных на одном стержне, йрмводмт, естественно, к мсклзчвнмв четных гармоник в первичной обмотке м нечетных гармоник в обмотках 1, 3 и 2.

Выделение ЭДС четвертой гармоники в выходной обеаоткв происходит следующмм образом. Соединение первичной обмотки в ивравнонлвчмй зигзаг с соотношением чисел витков зигзага

М< /Ю 2 2,73 прмводмт к сдвигу каждого из основных потоков на 15, а совдмнвнмв первичных обмоток из ветвей фазы полярно противоположно по отношению к одноименным обмоткам другой ветви фазы к сдвигу одного иэ потоков дополнительно на 180 °

Благодаря этому основные потоки двух ствржнвй,на которых размещены первичные обмотки с большим числом витков Ч,принадлежащих одной фазе, сдвинуты на 180е- 2к15© 180 -30

150в, а основные потоки, двух стержней, на которых размещены первичные обмотки с большим числом витков W,, пренадлежащие разным фазам, - на

120о + 180o 2 х 15o 270o

При подмагничивании стержней постоянным полем вторые гармоники двух таких стержней совпадают но Фазе (2 х 120 + 180 - 2 х 30 = 360 и 0 ), а четвертые находятся в протиО

879720

Формула изобретения вофазе (4 х 120 + 180 — 4 х 30

540Р и 180о).

В результате при встречном включении обмоток 1, расположенных на двух таких стержнях на их зажимах навоцится ЭЛС четвертой гармоники, а при согласном включении обмоток 2—

ЭДС удвоенной частоты.

Нулевые точки первичной обмотки не связаны с нулевым потенциалом.

Это обусловлено тем, что в результа- О те упомянутого соединения обмоток каждой из ветвей фазы потоки тройной частоты двух соседних стержней направлены в противоположные стороны.

Соединение нулевых точек с нулевым потенциалом приводит к тому, что !3 токи тройной частоты заьаакаются в паралЛЬльных контурах, образованных фазными цепями первичных обмоток, так как в каждой из ветвей Фазы токи тройной частоты направлены в проти- Я воположные стороны, при этом величина тока тройной частоты может регулироваться с помощью регулируемого сопротивления, включенного между нулевыми точками. Однако, наибольшая величина напряжения четвертой гармоники имеет место прж естественной третьей гармонике потока, т.е., когда нулевые точки не связаны между собой или регулируемое сопротивление, включенное между нулевыми точками, равно ез

Сдвиг Фазовых потоков на 150 при укаэанном размещении первичных обмоток приводит к тому, что в ярмах образуются две звезды потоков, сдвинутых между собой иа 120 . Причем потоки на участках ярм, расположенных между стержнямн, на которых размеа ены обмотки Ц4 ° цренадлежащие одиой

Фазе, оставляю по модою 0,817 от 40 потоков s стержнях, а потоки на участках ярм, располо.:енных между стержняьы, иа которых размещены обмотки Ч4, принадлежащие раэньвю фазам, составляют по модно 0,3 от по- 4 токов в стержнях, т.е. потоки s ярмах на любых участках меньше потоков в стержнях.

Меньшая величина потоков в ярмах позволяет соответственно уменьшить сечение ярм по сравнению с сечением стержней и тем самым уменьшить расход активных материалов.

Так как изготовление ярм с двумя различными сечениями по окружности встречает определенные технологические трудности, то рациональнее уменьшить сечение ярм равномерно в соответствии с большим потоком на

183. При этом суммарная экономия активных материалов составляет приблизительно 6-8%, одновременно уменьшение нагрузки на участках ярм с меньшим потоком приводит к снижению потерь в стали, что, в свою очередь, увеличивает КПД.

Трехфазный статический умножитель частоты, содержащий магнитную систему ао стержнями, на которых размещены первичная, вторичная и дополнительные цилийдрическне обмотки, причем каждая фаза первичной обмотки вы полнена из двух частей, соединенных в два неравноплечих зигзага с соотношением чисел витков зигзага, равным 2,73, отличающийся тем, что, с целью умеиьшзния расхода активных материалов и повышения КПД, магнитная система выполнена в виде пространственного шестистержневого цилиндрического магнитопровода с тремя кольцевыми ярмами, одно иэ которых - среднее - делит стержни магиитопровода пополам, íà seyxslso.и нижнюю части, а каждая фаза первичной обмотки Размещена иа верхней и нижней части двух стержней, причем обмотки с меньшим числом витков каждой из ветвей фазы размещены на стержнях, расположенных через один в противоположных направлениях от стержней, на которых размещены обмотки с боль шим числом витков другой ветви той же фазы, при этом обмотки каждой из ветвей Фазы соединены между собой по- . лярно противоположно цо отношению к .одноименные обмоткам другой ветви фаэые

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 486385, кл. Н 01 F 29/14, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 471642, кл. Н 02 М 5/16, 1971.

Составитель Л.федосов

Редактор T.Ìîðîçîâà Техред А.Ач Корректор Г. Огар

Заказ 9737/26 Тираж 733 Подписное

ВНИИПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r, ужгород, ул. Проектная, 4