Устройство для повышения частоты @ -фазного напряжения

 

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

Н АВТОБУСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ8У (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) 3assaeso 08.06.77 (21) 24951 55/24-07 (5l)N. 4(л. с присоединением заявки,% 2782917/24-07

Н 02 М 5/27

9)аударственЫ1 канитет

СССР пю аелаи изобретений и открытки (23) Приоритет(5З ) Уд К621. 314..27(088.8) Опубликоваио23.05.82 Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 23.05.82

М.В. Шамсиев и В.В. Тегай (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Таджикский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЪ|ШЕНИЯ ЧАСТОТр1

1п -ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразова-1 тельной технике, в частности к устройст вам повышения частоты напряжения, и может быть использовано в автоматике и силовой преобразовательной технике.

Известно устройство для повышения частоты ач -фазного напряжения, содержашее трансформатор, вторичные обмотки которого связаны с управляемыми вентилями, включаемыми в диагонали диод10 ных мостов. Катодные концы управляемых вентилей соединены с трехфазным коле бательным контуром, соединенным по схе-ме треугольника и состояшим из последо вательно соединенных индуктивностей, 15 емкостей и резисторов, подключенных к выходам диодных мостов. Управление вентилей осушествляется системой дополнительных трансформаторов и блоков управления. Повышение частоты с псмошью

-данного устройства осушествляется путем суммирования напряжения каждой фазы и напряжением трехфазного колебательного контура (1) 2

Недостатками данного устройства яв ляются сложность конструкции и допол нительная потеря мошности в трехфазных контурах комМутации.

Известен также вентильный умножитель частоты с искусственной коммутацией (21.

Недостатками его являются сложность и дополнительная потеря мошности в трехфазных контурах коммутации.

Известно также устройство для повы шенин частоты, которое содержит, основ ной и-выходной многообмоточные транс форматоры,:топочевые. элементы и допол нительную нагрузку. Трансформаторы и ключевые элементы имеют число обмоток кратное числу фаз питаюшего напряжения.

Ключевые элементы выполнены в виде .транзисторов, цепи баз которых включе ны последовательно со вторичными обмот ками основного трансформатора и допопии тельной нагрузкой, а цепи коллекторов включены последовательно с первичными обмотками выходного трансформатора и

3 . 9305 дополнительным источником постоянного тока. Транзисторы отпираются в моменты времени, когда напряжения вторичных обмоток основного трансформатора становятся максимальными и соответствующей полярности при этом, т. е. один раэ за период напряжения питающей сети. В эти же моменты времени протекают токи по первичным об юткам выходного трансформатора В результате сложения этих токов!0 на вторичной осмотке выходного трансформатора получается напряжение "утроенной частоты ГЗ .

Этот принцип построения может быть распространен на случай сети с произ- !5 вольной разностью rA

Недостаток известного устройства заключается в относительной сложности.

Бель изобретения — упрощение конструк ции. 20

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для повыше»ния частоты т1 -фазного напряжения (содержащем m -фаэный основной трансформатор и однофазный многообмоточный g$ трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, а его первичные обмотки, числом кратные числу rn через ключевые элементы и через вторичные обмотки основного m -фазного зй трансформатора связаны с дополнительной нагрузкой постоянного тока) в качест» ве ключевых элементов установлены вентили, соединенные в схему выпрямителя, к выходным выводам которого подклю35 чена упомянутая нагрузка, а первичные обмотки однофаэного выходного траноформатора включены между вторичными обмотками основного щ -фазного трансформатора и входными выводами указанного выпрямителя.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для повышения частоты в 3 раза; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

43

При конструировании различных выпрямителей интерес с точки зрения получения "гладкой формы" выпрямленного напряжения представляет использование многофазных (т. е. построенных на базе р -фаэных электрических цепей), выпрямителей. Однако для такого рода выпрямителей характерна импульсная нагрузка каждой фазы сети, т. е. протекание импульсных, сдвинутых по фазе токов, цбус»ловленных моментами времен, когда напряжение данной фазы выше по величиI не по отношению к напряжениям других фаэ.

30 ф

С увеличением фазности выпрямителей форма фазных импульсных токов будет приближаться к прямоугольной; Если по» лученные в результате работы rn -фазного выпрямителя импульсы выделить и просуммировать (например, с помощью трансформатора) с учетом их временных фазовых сдвигов, то существует возможность получения однофазного переменного напряжения повышенной (в tn раз) частоты, по форме близкой к прямоугольной.

Устройство для повышения частоты (фиг. 1) включает основной трансформатор 1, вторичные обмотки 2, 3 и 4 которого включены последовательно с первичными обмотками 5, 6 и 7 выходного трансформатора 8. Свободные концы обмоток 2, 3 и 4 подключены к входным выводам моста 9, выполненных в данном примере на двенадцати вентилях (диодах) 10-21, соединенных по&арно параллельно (по схеме выпрямителя). К вторичной обмотке трансформатора 8 подключена нагрузка 22, а к выходным выводам моста 9 подключена дополнительная нагрузка 23.

Преобразование частоты питающего напряжения. осуществляется следующим образом.

При включении обмоток основного трансформатора 1 в трехфазную .сеть переменного тока на вторичных обмотках 2, 3 и 4 каждой фазы индуцируются синусоидальные напряжения, сдвинутые между собой на

120о. В промежутках времени (фиг. 2) ток в схеме будет протекать через вентиль 13 дополнительную нагрузку 23, вентиль 16 и первичную обмотку 5 выходного трансформатора 8. Все остальные вентили в этом момент времени заперты, так как напряжение данной фазы больше по величине, чем напряжение других фаз, соответственно не протекают токи и по другим обмоткам. В момент 1

Mrновенное значение напряжения обмот ки 4 основного трансформатора 1 становится больше напряжения обмоток 2 и 3.

Диоды.16 и 13: .запираются, а диоды

12 и 21 отпираются, и ток протекает по обмотке 4 трансформатора 1.

Аналогичное происходит и с обмоткой 3, но уже в момент времени

Через период питающей сети процессы в обмотках повторяются.

В результате работы предлагаемого устройства на вторичной обмотке выходного трансформатора 8 формируется однофазное переменное напряжение U с частотой 150 Гц, по форме близкое к

930830 прямоугольной, представляющее собой результат суммы трех сдвинутых по фазе импульсных токов, протекающих в его пер вичных обмотках (1б, 1, 11 ).

Если на производстве- имеется относи 5 тельно мощная нагрузка постоянного тока и требуется еще построить источник переменного тока повышенной частоты, наиболее простым, эффективным и дешевым явится предлагаемое устройство, которое 10 обеспечит одновременное питание двух полезных нагрузок, по постоянному току и по переменному току повышенной частоты.

В качестве примеров подобного дуаль ного использования устройства можно при- 15 вести схему одновременного питания цепи электролиза алюминия — мощная нагрузка постоянного тока - 100 мгВт - и це пей питания электроинструмента, сварочных процессов на переменном токе, и не- 2О посредственного питания асинхронных двиràòåëåé перемещения анода электролизера с изменением скорости перемещения путем изменения частоты, а также и других внутризаводских нужд. 25

Формула изобретения

Устройство для повышения частоты

1п -фазного напряжения, содержащее

m -фазный основной трайсформатор и однофазный многообмоточный выходной трансформатор, вторичная обмотка кото- рого подключена к нагрузке, а его nepamitie обмотки, числом кратные числу ф, через ключевые элементы и через вторич

4 ные обмотки основного ги-фазного трансформатора связаны с дополнительной ны рузкой постоянного тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения, в качестве ключевых элементов использо.- ваны вентили, соединенные s схему выпрямителя, к выходным выводам которого подключена упомянутая нагрузка, а первичные обмотки однофазного выходного трансформатора включены между вторичными обмотками основного п1 -фазного трансформатора и входными выводами указа нного выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Патент Швейцарии М 479978, кл. Н 02 5/22, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N 565361, кл. Н 02 М 5/27, 1974.

3. Отчет по НИР 58/61, % 7106471, roc. реестр, инв. % Б-174503, М., МЭИ, 1971, с. 14.

93О53О

Составитель Г. Мыцык

Редактор А. Шандор Техред Ж.Кастепевич Корректор А. Лаятко

Захаа 3490 76 Тираж 719 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