Трехфазный статический ферромагнитный умножитель частоты

Трехфазный статический ферромагнитный умножитель частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания с выходными токами повышенной частоты. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Умножитель частоты содержит магнитопровод, состоящий из стержней 1-9, каждый из которых разделен нд два одинаковых полустержня, и двух торцовых кольцевых ярм 10, 11; На каждом стержне расположены одна катушка W или две катушки Wfp и W первичной обмотки основной частоты На каждом полустержне расположены катушка Wj вторичной обмотки удвоенной частоты и катушка W вторичной обмотки утрбенной частоты, электрически полностью совмещенной с обмоткой подмагничивания постоянного тока. Причем две пары катушек каждой фазы вторичной обмотки удвоенной частоты соединены между собой встречно и расположены на стержнях магнитопровода, взаимно сдвинутых на 160°. Две пары катушек каждой фазы этой же обмотки, i соединенные между собой согласно, расположены на стержнях магнитопрово (Л да, взаимно сдвинутых на 40°. Введение обмотки удвоенной частоты и злектрическое совмещение обмотки подмагничивания постоянным током с обмоткой утроенной частоты и указанное расположение катушек обмоток обеспечивают получение двух систем трехфазных симto .метричньк синусоидальных напряжений to соответственно удвоенной и утроенной частот. 3 ил. 4 to 4::

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5Д 4 Н 02 И 5/16

4 Р г. (;, г"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й Д ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ о, 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3933787/24-07 (22) 22.07.85 (46) 23.11.86. Бюл. 1 43 (71) Кишиневский политехнический институт им. С. Лазо (72) Е.И. Забудский и 10.В. Ермураки (53) 621.314.263(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 920990, кл. Н 02 И 5/16, 1982.

Кобыляцкий Н.И. Иногофазные статические ферромагнитные умножители частоты на пространственных магнитопроводах: Реф. докт. дис. — Харьков, 1983, рис. 9, с. 23. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ ФЕРРОИАГНИТНЫЙ УИНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания с выходными токами повышенной частоты. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей. Умножитель частоты содержит магнитопровод, состоящий из стержней 1-9, каждый из которых раз. делен на два одинаковых полустержня, и двух торцовых кольцевых ярм 10, 11.

„„SU„„1272424 А 1

На каждом стержне расположены одна катушка Иь или две катушки у и 11 первичной обмотки основной частоты„

Йа каждом полустержне расположены катушка W вторичной обмотки удвоенной частоты и катушка W вторичной об0З мотки утрбенной частоты, электрически полностью совмещенной с обмоткой подмагничивания постоянного тока..

Причем две пары катушек каждой фазы вторичной обмотки удвоенной частоты соединены между собой встречно и расположены на стержнях магнитопровода, взаимно сдвинутых на 160, Две пары катушек каждой фазы этой же обмотки, Ф соединенные между собой согласно, 9 расположены на стержнях магннтопровода, взаимно сдвинутых на 40 . Введе- 1ФФ ние обмотки удвоенной частоты и электрическое совмещение обмотки подмагничивания постоянным током с обмоткой Я утроенной частоты и указанное расположение катушек обмоток обеспечивают

I получение двух систем трехфазных сим,метричных синусоидальных напряжений Я соответственно удвоенной и утроенной частот. 3 ил. Ж

Ai

Ю bD

12724

Изобретение относится к электротехнике и может бьгть использовано в качестве источника питания электропотребителей двумя уровнями повышенных частот тока, например электродви- 5 гателей различного назначения.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей путем получения двух выходных систем трехфаз- ,ных напряжений соответственно уд- IÎ военной и утроенной частот.

На фиг. 1 изображена схема пространственной симметричной магнитной системы с расположенными на ней одной фазой А -Х < трехфазной входной !5 обмотки основной частоты, одной фазой А -Х трехфаэной выходной обмот2 ки удвоенной частоты и одной фазой

А>-0 -02 трехфазной выходной обмотки утроенной частоты, которая полностью 20 электрически совмещена с обмоткой подмагничивания постоянного тока; на фиг. 2 — схема магнитопровода с расположенными на нем трехфазной входной обмоткой основной частоты (вход- 25 ные зажимы А, В и С, ), трехфаэной выходной обмоткой удвоенной частоты (выходные зажимы A2, B 2 н С2) и трехфазной выходной обмоткой утроенной частоты (выходные зажимы A» B> и 30

С ), которая полностью электрически

I совмещена с обмоткой подмагннчивания постоянного тока (входные зажимы последней 01, ОД; на фиг. 3— звезды векторов первой (а), второй (б) и третьей (в) гармоник магнитного потока и векторная диаграмма (г) магнитных потоков Ч и Ч> двух участков ярма магнитопровода, которые соответствуют двум парам соседних 40 стержней 1, 2 и 1. 9..В каждом обозначении вектора магнитного потока (например,Ч ) надстрочный индекс соответствует поряд- ку гармоники (1,2 или 3), первый подстрочный индекс .соответствует порядковому номеру стержня, в котором действует данный вектор магнитного потока, а второй — порядковому номеру полустержня данного стержня. f<, f»

f — соответственно основная частота

3 входного напряжения, удвоенная частота выходного напряжения и утроенная частота выходного напряжения, F нулевая частота обмотки подмагничивания постоянным током.

Трехфазный статический ферромагнитный умножитель частоты состоит иэ

24 3 магнитопровода, трехфазной входной обмотки основной частоты, трехфаэной . выходной обмотки удвоенной частоты и трехфазной выходной обмотки утроенной частоты, которая электрически полностью совмещена с обмоткой подмагничивания постоянного тока. Магнитопровод выполнен симметричным пространственным, состоящим из девяти стержней 1-9, причем каждый стержень состоит нз двух одинаковых полустержней 1.1 и 1.2, а также верхнего 10 и нижнего II торцовых ярм (фиг. I).

Отношение сечения любого ярма 10 ипи

11 к сечению любого стержня составляет 0,5077 при равенстве первых гармоник магнитных индукций в стержне и ярме (фиг. 3 ). Каждая фаза (например, фаза А -Х,) входной обмотки основной частоты состоит as пяти встречно соединенных катушек, каждая из.них охватывает один иэ пяти рядом расположенных стержней, а соотношение чисел витков катушек фазы составляет И„,: W< . WБ: У . W

= О, 395:О, 743: I: О, 743:0,395 (фиг. 1) ..

Фазы входной обмотки соединены в звезду (фиг. 2).

Каждая фаза (например, фаза А -Ху) выходной обмотки удвоенной частоты состоит из шести катушек W „ каждая

9 иэ них охватывает один из полустержней, например, 1.1, 1.2, 5.1, 5.2, 6.1 и 6.2 трех стержней, например, 1,5 и 6 (фиг. 1). Каждые две катушки

W» расположенные на двух полустержнях, например, 1.1 и 1.2 одного стержня, например, 1 соединены между собой встречно, а две пары катушек W расположенные на стержнях 1 и 5, соединены между собой встречно, и две пары катушек !12, расположенные на стержнях 5 и 6, соединены между собой согласно (фиг. 1). Фазы выходной обмотки удвоенной частоты соединены в звезду (фиг. 2), Каждая Фаза (например, фаза А -О

-О ) выходной обмотки утроенной час2 тоты, полностью электрически совмещенной с обмоткой подмагничивания постоянного тока, состоит иэ шести катушек !4, каждая из них охватывает один из полустержней, например, 1.1, 1.2, 4.1, 4.2, 7.1, 7.2 трех стержней, например 1,4 и 7 (фиг. I).

Катушки Чоз, расположенные на полустержнях 1.1, 4.1 и 7.1, соединяются между собой последовательно и со3 )2724 гласно и составляют первую параллельную ветвь А>-0„ фазы выходной обмот— ки устроенной частоты; катушки W расположенные на полустержнях 1 .2, 4.2 и 7.2, соединяются между собой также последовательно и согласно и составляют вторую параллельную ветвь

А -О фазы этой обмотки (фиг. 1).Обе

3 2 параллельные ветви соединяются встречно и так образуется фаза А — 10

-О -О;. Три фазы выходной обмотки утроенной частоты соединяются в две звезды с. выведенными нулевыми точками

О -0 (фиг. 2). К точкам О, -О подключается источник постоянного тока, f5 и со стороны входных зажимов 0,-0 выходная обмотка утроенной частоты является обмоткой подмагничивания постоянного тока (фиг. 2), причем последняя необходима для генерации 20 спектра четных гармоник магнитного поля, т.е. для реализации режима удвоения частоты.

Работа трехфазного статического ферромагнитного умножителя частоты 25 основана на совместном действии в магнитопроводе магнитодвижущей силы (ИДС), созданной входной трехфазной обмоткой с током основной частоты, и

ИДС Р„ (фиг. 2), созданной обмоткой подмагничивания с постоянным током, которая полностью электрически совмещена с трехфазной выходной обмоткой утроенной частоты. При указанном совместном действии ИДС. переменного тока основной частоты и ИДС постоянного тока, вследствие нелинейности кривой намагничивания стали магнитопровода умножителя частоты, кривая результирующего магнитного поля из- 40 меняется несимметрично в функции времени. Следовательно, магнитное поле кроме первой гармоники (фиг. 3 а) содержит весь спектр высших четных и нечетных временных гармоник магнит-45 ного поля. Из высших гармоник поля наибольшую амплитуду имеют вторая (фиг. Зо) и третья (фиг. ЗЬ) гармоники, которые обусловливают напряжения удвоенной U и утроенной U3 частот на зажимах Л, В и С и на зажимах

А» В> и Сз (фиг. 2).

Предлагаемый умножитель частоты допускает реализацию режимов удвоения и утроения частоты как при после-55 довательном во времени, так и при одновременном подключении электропотребителей к вторичным обмоткам уд24 4 военной и утроенной частот. Для реализации режима удвоения частоты можно использовать вторичную обмотку утроенной частоты. С этой целью выпрямленное напряжение утроенной частоты следует подвести к зажимам О, -О обмотки подмагничивания (фиг. 2). К зажимам первичной трехфазной обмотки основной частоты и к зажимам переменного тока вторичных трехфазных обмоток удвоенной и утроенной частот могут быть подключены конденсаторы поперечно-продольной компенсации.

Входная обмотка основной частоты и выходная обмотка утроенной частоты, которая полностью электрически совмещена с обмоткой подмагничивания по,стоянного тока, взаимно неиндуктивны не только по основной, удвоенной, утроенной и нулевой частотам, но и практически по всему спектру других высших гармоник магнитного поля. Ниже приведены результаты гармонического анализа, иллюстрирующие отсутствие индуктивных связей соответствующих гармоник магнитного поля с обмотками предлагаемого умножителя частоты.

Входная трехфазная обмотка ос1 ,новной частоты.

Так как с одной стороны четные гармоники магнитного поля действуют в двух полустержнях каждого стержня в противофазе (фиг. Зу", на фиг.2 направление ИДС F, созданной постоянным током подмагничивания), а с другой стороны каждая катушка входной обмотки охватывает два полустержня одного стержня, то в катушках входной обмотки не индуктируется

ЭДС частоты 2kf>, где f, — основная частота и k = 1,2,3...

Так как векторы первой гармоники магнитного потока в соседних стержнях магнптопровода смещены по фазе на 1б0 (фиг. За) и в соответствии со схемой соединения катушек фазы входной обмотки, соотношением чисел витков катушек фазы этой обмотки, а также соединением фаз в звезду в токе, протекающем в фазах входной обмотки, не содержится высших гармоник порядков б1с+1, где k = 1,2 3,..., и высших гармоник порядков Çk, где k = — 1,3,...

Таким образом ток, протекающий в фазах входной обмотки, имеет синусоидальную форму.

Вследствие симметрии параплельных ветвей каждой фазы выходной обмотки утроенной частоты на зажимах О н О обмотки подмагничивания (фиг. и 2) не индуктнруются ЭДС гармониками порядков 2k и 2k-1, где k = !,2,3...

При соблюдении предлагаемой кон струкции трехфазного статического

Iферромагнитного умножителя частоты с выходных обмоток его снимаются две трехфаэные системы напряжений соответственно удвоенной и утроенной частот °

Трехфазный статический ферромагнитный умножитель частоты, содержащий пространственный симметричный магнитопровод, выполненный из девяти стержней с расположенными иа каждом из них катушками первичной обмотки основной частоты, образующий симметричную девятифаэную систему магнитодвижущих сип, а также катушки вторичной трехфазной обмотки утроенной частоты, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения двух выходных систем трехфаэных напряжений соответственно удвоенной и утроенной частот, дополнительно введена трехфаэная вторичная обмотка удвоенной частоты, а вторичная трехфазная.обмотка утроенной частоты электрически полностью совмещена с обмоткой подмагничивания постоянным током, причем каждая фаза вторичной обмотки удвоенной частоты состоит из трех пар катушек, встречно соединенных между собой в каждой паре, две смежные пары этих катушек фазы соединены встречно, а другие смежные две пары катушек фазы соединены согласно, каждая фаза совмещенной вторичной трехфаэной обмотки утроенной частоты со стоит из шести катушек, эти обмотки всех фаз соединены в двойную звезду с выведенными нулевыми точками, образующими входные зажимы постоянного тока, каждый стержень магнитопровода разделен по его длина на два одинаковых полустержня, каждан катушка обеих вторичных обмоток охватывает

1272424 d

Выходная трехфазная обмотка удво- Обмотка подмагничивания постояненной частоты. ного тока (полностью электрически

Эа счет встречного соединения двух совмещенная с выходной трехфазной об катушек, расположенных по одной на моткой утроенной частоты). двух полустержнях каждого стержня (фиг. 1), в каждой паре катушек выходной обмотки удвоенной частоты не индуктируется ЭДС нечетными гармониками магнитного поля порядков 2k-1, где k 1,2,3,. ° .

Коэффициент распределения по второй гармонике выходной обмотки удвоенной частоты составляет 0,96, т.е. вторая гармоника магнитного поля (фиг. 30) практически полностью выделяется данной обмоткой.

Коэффициент распределения по четвертой. гармонике выходной обмотки удвоенной частоты составляет 0,177, Формула и э о б р е т е н и я а так как амппитуда четвертой гар- 2б моники магнитного поля (фиг. Зо) составляет примерно 0,35 амплитуды вто- . рой гармоники ноля, то содержание четвертой гармоники магнитного поля в кривой напряжения удвоенной час- 25 тоты, снимаемого с зажимов А, В и

С (фиг. 2), составляет не более 6Ж, что находится в пределах требования соответствующего ГОСТа. Другие высшие четные гармоники магнитного поля (6,8,10...) или вообще не обусловливают ЭДС на зажимах А, В и С или значение этой ЭДС пренебрежимо мало.

Выходная трехфазная обмотка утроенной частоты (полностью электрически совмещенная с обмоткой подмагничивания постоянного тока).

3а счет встречного включения па.раллельных ветвей фаз четные гармо- ники магнитного поля порядков 2k, 40 где k 1,2,3... не обусловливают

ЭДС на зажимах А, В н Сз (фиг; 1 и 2).

Коэффициент распределения по, третьей гармонике выходной обмотки ут45 роенной частоть1 составляет 1,О, т.е. третья гармоника магнитного поля (фиг. ЗЪ) полностью выделяется данной обмоткой.

За счет взаимного сдвига ЭДС на

120, индуктированных первой гармоникой магнитного поля и гармониками порядков 6k+1, где k 1,2,3,... в трех катушках каждой параллельной ветви каждой фазы, в параллельных ветвях фаз не индуктируются резуль,тирующие ЭДС указанными гармониками поля (фиг. 1 н Зо .

7 12 один из соответствующих полустержней магнит опр овод а, причем дв е пары к атушек каждой фазы вторичной обмотки удвоенной частоты, соединенные встречно, расположены на стержнях магнито72424 8 провода взаимно сдвинутых íà l60 а две пары катушек каждой фазы этой обмотки, соединенные согласно, расположены на стержнях, взаимно сдви5 нутых на 40

1272424.

Сост авит ель Л. Устинкина

Редактор А. Шишкина Техред Л.Сердюкова Корректор О. Луговая

Заказ 6345/52 Тираж 631 Подписиqe

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4