Трехфазный статический ферромагнитный удвоитель частоты

Трехфазный статический ферромагнитный удвоитель частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть исполь- .зовано для питания электропотребителей , напряжением повьгазенной частоты. Цель изобретения - уменьшение расAI хода активных материалов, снижение потерь мощности и улучшение формы выходного напряжения. Устройство содержит магнитопровод, состоящий из стержней 1-12 и двух торцовых кольцевых ярм. На каждом стержне расположены одна катушка W или две катушки W трехфазной входной обмотки основной частоты и катушка ° мотки постоянного тока, электрически полностью совмещенной с трехфазной выходной обмоткой удвоенной частоты. Благодаря определенному расположению катушек обмоток на стержнях магнитопровода и совмещению функций обмотки подмагничивания с функциями выходной обмотки на входных зажимах обмотки подмагничивания исключаются переменные напряжения любых частот, кратных основной частоте, а с выхода совмещенной обмотки снимается трехфазная симметричная система практически синусоидальных напряжений удвоенной частоты. Этим достигается поставленная цель. 3 ил. i (Л ю 00 X)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 Н 02 M 5/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3874258/24-07 (22) 29.03.85 (46) 15.12.86. Бюл. и 46 (71) Кишиневский политехнический институт им.С.Лазо (72) Е.И.Забудский и Ю,В.Ермураки (53) 621.314.263(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 282517, кл. Н 02 М 5/16, 1970.

Авторское свидетельство СССР

Ф 354479, кл. Н 02 М 5/16, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 760337, кл. Н 02 М 5/16, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 920990, кл. Н 02 М 5/16, 1982.

Авторское свидетельство СССР

9. 1056393, кл. Н 02 М 5/16, 1983. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УДВОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть исполь.зовано для питания электропотребителей.напряжением повышенной частоты.

Цель изобретения — уменьшение расхода активных материалов, снижение потерь мощности и улучшение формы выходного напряжения. Устройство содержит магнитопровод, состоящий из стержней 1-12 и двух торцовых кольцевых ярм. На каждом стержне расположены одна катушка W или две каб тушки W трехфазной входной обмотки основной частоты и катушка W обмотки постоянного тока, электрически полностью совмещенной с трехфазной выходной обмоткой удвоенной частоты.

Благодаря определенному расположению катушек обмоток на стержнях магнитопровода и совмещению функций обмотки подмагничивания с функциями выходной обмотки на входных зажимах обмотки подмагничивания исключаются переменные напряжения любых частот, кратных основной частоте, а с выхода совмещенной обмотки снимается трехфазная симметричная система практически синусоидальных напряжений удвоенной частоты. Этим достигается поставленная цель. 3 ил.

1277318 2

10 !

Изобретение относится к статичес- ким ферромагнитным устройствам, служащим для преобразования трехфазного тока одной частоты в трехфазный ток удвоенной частоты.

Цель изобретения — уменьшение расхода активных материалов путем полного электрического совмещения функций обмотки подмагничивания с функциями выходной обмотки.

На фиг. 1 изображена схема пространственной симметричной магнитной системы с расположенными на ней одной фазой А<-Х, трехфазной входной обмотки основной частоты и одной фазой А -О,-О трехфазной выходной обмотки удвоенной частоты полностью электрически совмещенной с обмоткой подмагничивания постоянного тока; на фиг ° 2 — схема магнитопровода с расположенными на нем трехфаэной входной обмоткой (входные зажимы ее обозначены А,, В 1, С1) основной частоты и трехфазной выходной обмоткой (выходные зажимы ее обозначены А, В, С ) удвоенной частоты полностью электрически совмещенной с обмоткой подмагничивания постоянного тока, выходные зажимы которой обозначены

01-0, на фиг. 3 — звезды векторов магнитных потоков в стержнях магнитопровода (3 а — по первой гармонике, 3 11 — по второй гармонике, 3 0 — по четвертой гармонике).

Трахфазный статический ферромагнитный удвоитель частоты состоит из магнитопровода, трехфаэной входной обмотки основной частоты и трехфаэной выходной обмотки удвоенной частоты, которая полностью электрически совмещена с обмоткой подмагничивания пОстояннОГО токa. МаrнитОпрОВОд вы полнен одноярусным пространственным, симметричным, состоящим из двенадцати стержней, верхнего и нижнего торцовых ярм (фиг. 2). Соотношение сечений любого стержня и любого ярма составляет 0,518 при равенстве первых гармоник магнитных индукций в них.

Каждая фаза (например, A — Х,) входной обмотки основной частоты состоит из двух одинаковых встречно соединенных и расположенных диаметрально противоположно групп катушек, включающих по три встречно-последовательно соединенных и размещенных на грех смежных стержнях катушки, соотношение числа витков которых составляет WM Мь: М = 1: - 3: 1 (фиг. 1) . Каждая фаза выходной обмотки удвоенной частоты, полностью электрически совмещенной с обмоткой подмагничивания постоянного тока, состоит из четырех катушек W, соединенных в две параллельные ветви со стороны выходных зажимов трехфазного напряжения удвоенной частоты (например, со стороны выходного зажима А на фиг. 1), а со стороны входных закимов О -О посто" янного тока эти четыре катушки соединены последовательно в пределах каждой фазы (фиг. 1). Питание предложенного удвоителя частоты осуществляется путем присоединения зажимов А<

В1, С, входной обмотки к сети трехфазного напряжения основной (например, промышленной) частоты и путем

Я подключения зажимов О, -О обмотки подмагничивания, которая электричес-, ки полностью совмещена с трехфазной выходной обмоткой двоенной частоты, к источнику постоянного тока (фиг.2).

Стержни имеют порядковые номера от 1 до 12. В каждом обозначении вектора магнитного потока на фиг. 3 (например, Фб ) надстроечный индекс соответствует порядку гармоники (1, 2 или 4), а подстроечный индекс — номеру стержня, в котором действует вектор магнитного потока.

Работа предложенного удвоителя частоты основана на совместном действии в магнитопроводе магнитодвижущей силы (ЬЩС), созданной обмоткой подмагничивания с постоянным током, которая полностью электрически совмещена с трехфазной выходной обмоткой удвоенной частоты. При указанном совместном действии МДС переменного тока и МДС постоянного тока вследствие нелинейности кривой намагничивания стали магнитопровода результирующее магнитное оле несинусоидальное и кривая магнитного поля оказывается несимметричной относительно оси абсцисс, на которой откладываются значения временной координаты ГЗ,t, выраженной в угловых единицах, где Ю, — угловая частота первой (основной) гармоники тока, протекающего во входной обмотке.

Следовательно, магнитное поле содержит весь спектр временных четных и нечетных гармонических составляющих, кратных основной частоте. Из высших гармоник магнитного поля наибольшую

1277318 амплитуду имеет вторая, которая обусловливает напряжение удвоенной частоты на выходных зажимах А, В, С вторичной трехфазной обмотки (фиг. 2).

К входным зажимам трехфазной обмотки основной частоты и к выходным зажимам переменного тока удвоенной частоты совмещенной обмотки могут быть подключены конденсаторы поперечноt продольной компенсации. !О

На Выходных зажимах А ð В ь трехфаэной обмотки удвоенной частоты, полностью электрически совмещенной с обмоткой подмагничивания постоянного тока, отсутствуют высшие по отношению к второй гармонические составляющие напряжения (исключение составляет лишь десятая гармоника напряжения, амплитуда которой невелика).

В линейном токе, протекающем в фазах трехфазной входной обмотки основной частоты, ртсутствуют четные и нечетные гармонические спектры (исключение составляют лишь одиннадцатая и три- 2 надцатая гармоники тока, амплитуды которых невелики).

Трехфазная входная обмотка основной частоты создает симметричную двенадцатифазную звезду векторов МДС стержней, причем МДС каждого четного. стержня создана током фазы одной катушки с большим числом витков W а МДС каждого нечетного стержня создана токами двух фаэ, протекающих в двух катушках с меньшим числом витковЗ5

W> в каждом (W< . W = 13 : 1) и расположенных концентрически соосно на данном нечетном стержне (фиг. 2).

Обусловленная этими МДС симметричная двенадцатилучевая звезда первых гар — 4О моник магнитных потоков стержней показана на фиг. 3g. Так как первые гармоники магнитного потока в соседо них стержнях смещены на 150, то первая гармоника магнитного потока, действующая в малом участке ярма и замыкающем в магнитном отношении соседние стержни, составляет О,S18 от первой гармоники магнитного потока стержня, что позволяет при равенстве 5О первых гармоник магнитной индукции в любом сечении любого стержня и в любом сечении любого ярма, во столько же раэ уменьшить поперечное сечение ярма по сравнению с сечением стержня.55

Катушки каждой фазы выходной трехфазной обмотки удвоенной частоты, полностью электрически совмещенной с обмоткой подмагничивания, находятся на стержнях, смещенных в пространсто ве на 90 . Например, катушки фазы А расположены на 1, 4, 7, 10 стержнях (фиг. 1 или 2), первые гармоники маг-. нитного потока в которых сдвинуты во о времени на 90 (фиг. За). Следовательно, в каждой параллельной ветви фазы выходной обмотки удвоенной частоты не индуктируется первая гармоника ЭДС. Этот вывод полностью справедлив и для всех нечетных гармонических ЭДС, кратных основной (входной) частоте. На фиг. 33 показана симметричная двенадцатилучевая звезда вторых гармоник магнитных потоков стержней, составленная с учетом того, что в каждой паре соседних стержней

MgC F постоянного тока сдвинуты на

0 О

180 (фиг. 2). При сопоставлении фиг. 3S и фиг. 1 или 2 видно, что вторая гармоника ЭДС полностью выделяется на выходных зажимах А, В, С выходной трехфазной обмотки удвоенной частоты, которая электрически полностью совмещена с обмоткой подмагничивания постоянного тока. На фиг. 35 показана симметричная двенадцатилучевая звезда четвертых гармоник магнитного потока стержней, При сопоставлении фиг. 3g и фиг. 1 или 2 видно; что четвертая гармоника

ЭДС действует в пределах параллельных ветвей фаз трехфазной выходной обмотки удвоенной частоты, электрически полностью совмещенной с обмоткой подмагничивания, и не проявляется на выходных зажимах А, В,, С (длины векторов 1, 2 и 4 гармоник магнитного потока, показанных на фиг. Зо, S,6, приняты произвольно, без взаимной согласованности модулей векторов этих гармоник, так как это несущественно с точки зрения выполненного анализа).

Уменьшение веса активных материалов и снижения потерь мощности в них достигнуто за счет полного электрического совмещения трехфазной выходной обмотки удвоенной частоты и обмотки подмагничивания постоянного тока. Действительно, действующее значение тока в совмещенной обмотке предложенного удвоителя частоты определяется как корень квадратный из суммы квадратов действующего значения переменного тока и постоянного тока подмагничивания. Следовательно, при

127/318 прочих равных условиях, сечение провода совмещенной обмотки предложенного удвоителя частоты существенно уменьшено, также существенно меньше и вес совмещенной обмотки и радиальный размер катушки каждого стержня совмещенной обмотки. Последнее обусловливает уменьшение расхода электротехнической стали на ярма предложенного удвоителя частоты. Уменьшение 10 расхода активных материалов в предложенном удвоителе частоты сопровождается и уменьшением потерь мощиости в нем.

Формула из обретения

Трехфазный статический ферромагнитный удвоитель частоты, содержащий пространственный симметричный две- 2О надцатистержневой магнитопровод, на разных стержнях которого расположены катушки трехфазной входной обмотки основной частоты, образующие симметричную двенадцатифазную систему ма1- 25 нитодвижущих сил, а также расположенные на тех же стержнях концентрически соосно катушки обмотки подмагничивания постоянного тока по одной на каждом стержне, о т л и ч.а юшийся тем, что, с целью уменьшения расхода активных материалов путем полного электрического совмещения функций обмотки подмагничивания с функциями выходной обмотки, обмотка подмагничивания постоянного тока выполнена из шести групп катушек, каждая из которых состоит из двух

О катушек, сдвинутых на 180 и соединенных непосредственно своими разноименными зажимами последовательно и согласно, каждые две такие группы катушек взаимно смещены на 90, соединены между собой двумя свободными треходноименными зажимами последовательно и встречно, образуя одну из трех параллельных ветвей обмотки подмагничивания, и их общая точка соединения образует один из трех выходных выводов, три свободных зажима трех катушек, сдвинутых между собой о на 60, каждая из которых соответствует началу одной из трех параллельных ветвей обмотки подмагничивания соединены между собой, три свободных одноименных зажима трех дру гих катушек, сдвинутых между собой также на 60, из которых каждая соответствует концу одной из тех же трех параллельных ветвей обмотки подмагничивания„ также соединены между собой, и полученные таким образом две общие точки соединения катушек образуют входные зажимы обмотки подмагничивания для подключения источника постоянного тока, причем обе катушки каждой группы катушек обмотки подмагничивания расположены по одной на каждом из двух диаметрально . противоположных стержнях, обе группы катушек каждой иэ трех параллельных ветвей обмотки подмагничивания расположены на двух парах взаимно смеО щенных на 90 стержней, а три параллельные ветви обмотки подмагничивания расположены на трех группах взаимно смещенных на 60 стержней, на

О четыре стержня в каждой группе.

1277318 ржни

4>2 г

Составитель Л. Устинкина

Техред Л.Олейник Корректор О. Луговая

Редактор H. Швыдкая

Подписное

Тираж 631

Заказ 6756/53

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

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-35;. Раушская наб., д. 4!5

Иерх нее п орцодае жниее ооцЖе

А Ю