Трансформаторный преобразователь числа фаз с вращающимся магнитным полем

Трансформаторный преобразователь числа фаз с вращающимся магнитным полем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ (ii) 780111 (61) Дополнительное н авт. свид-ву

- (22) Заявлено 27. 07. 77(21) 2512334/24-07 с присоединением заявки ЙоК„з

Н 02 К 47/30

Н 02 М 5/32

Государственный комитет

СССР но делам нэобретеннй н откратнй (23) Приоритет

Опубликовано.1 11,80., бюллетень М 42

Дата опубликования описания 15.11. 80 (53) УДЫ 621. 314. 261 (088.8).. ф. д. Косоухов и Б. Т. Пославский (72) Авторыизобретения

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственный институт

Ф (71) Заявитель (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧИСЛА

ФАЗ С ВРАЩМХЦИМСЯ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Изобретение относится к области электрификации сельского хозяйства, железнодорожного транспорта и других отраслей народного хозяйства. Оно предназначено для симметрирования однофаэных нагрузок (сварочные трансформаторы, индукционные печи, коммунально-бытовая нагрузка и др.) и для питания трехфаэных .электродвигателей и других электроустановок от однофаэных электрических сетей при работе в режиме преобразования однофаэного тока в трехфазный.

У

Известны преобразователи числа фаз с вращающимся магнитным полем, выполненные. в виде трехфазных синхронных генераторов, приводимых во вращение от посторонних электродвигателей, концы двух фаэ обмоток статоров которых соединены в общую точку, к образовавшимся таким образом двум зажимам обмоток статора подключен однофаэный источник напряжения (однофаэная нагрузка), а к началам трех фаз этих обмоток подсоединена трехфазная нагрузка (трех- фазный источник напряжения), используемые в различных областях электротехники 1(.

Известны также трансформаторные преобразователи числа фаэ с вращающимся магнитным полем; выполненные в виде асинхронного двигателя с

5 заторможенным ротором P) . для поддержания симметрии токов в трехфазной цепи при изменении величины нагрузки и ее коэффициента мощности, в этих преобразователях

10 необходимо изменять угол поворота обмотки ротора относительно обмотки статора или изменять величину емкости и индуктивности, включенных в цепь обмотки ротора при неподвижном роторе. Симметрирование токов трехфазной цепи изменением угла поворота ротора значительно усложняет конструкцию преобразователя при автоматизации процесса симметрирова.

7g ния, не позволяет существенно умень шить воздушный зазор и улучшить его технико-экономические показатели.

Симметрирование же токов трехфазной цепи путем применения регулируемых

25 конденсаторных батарей и дросселей приводит к значительному увеличению суммарной установленной. мощности преобразователя.

Целью настоящего изобретения яв30 ляется упрощение конструкции пре780111 образователя и повышение надежности

его работы. укаэанная цель достигается тем, чтб в известном трансформаторном нреобразователе числа фаз с вращающимся магнитным пблем, выполненном . в виде трехфазного асинхронного двигателя с фазным заторможенным ротором, к выходным зажимам обмоток статора которого включена нагрузка, а входные зажимы обмоток статора и . ротора подключены к сети, для автома тического симметрирования однофазной нагрузки (однофазного источника напряжения) последовательно с обмоткой ротора включен управляемый выпрямитель-инвертор.

На фиг.1 изобрам<ена схема трансформаторного преобразователя трехфазного тока в однофазный; на фиг.2схема преобразователя однофазного тока в трехфазный; на фиг.3 — зависимости величины напряжения и его начальной фазы, подводимого к обмоткам ротора, от тока нагрузки для схемы.

Трансформаторный преобразователь числа фаз с вращающимся магнитным полем (фиг.1 и фиг.2) содержит статор с трехфазной обмоткой 1, к концам которой подключена нагрузка 2, и ротор с трехфазной обмоткой 3. Об мотка ротора, соединенная звездой, подключается через выпрямитель 4 и инвертор 5 к трехфазной (фиг.1) или однофазной (фиг.2) сети. Начала обмотки статора подключаются к сети.

Преобразователь трехфазного тока в однофазный (фиг.1) работает в режиме симметрирующего устройства следующим образом. К началам А„Ъ„С,; обмотки статора 1 подводится от сети трехфаэная система напряжений, на- пример, прямой последовательности.

К обмотке ротора 3 подводится от инвертора 5 система напряжений обратной последовательности. Вращаю-, щимся магнитным полем ротора индуктируется в обмотке статора ЭДС по величине равной фазному напряжению сети. При этом на концах обмотки статора Х,, создается однофазное -напряженйе, равное устроенному значению фазного напряжения сети. Если же обмотку фазы А статора включить наоборот, т.е. так, чтобы зажимы А, Х поменялись местами, то однофазное напряжение по величине будет равно фазному напряжению сети.

Для поддержаний симметрии системы токов в трехфазной сети при Изменении величины и характера однофазной нагрузки с помощью управляемого выпрямителя -инвертора автоматически регулируется фаза Ч и величина наР ., пряжения Ц на зажимах обмотки рото ра. Характер изменения 9 и 0> от тока нагрузки 4„при соьф = 1,0 и 0,866 представлен на графике (фиг. 3) .

Принцип работы преобразователя однофазного тока в трехфазный (фиг.2) заключается в следующем.

Известно, что однофазное напряжение

Ц можно представить в виде суммы симметричных составляющих напряжений прямой Ц, и обратной U последовательностей, каждая из которых по величине равна 1/3 от ц, Если вращающимся магнитным полем ротора скомпенсировать составляющую напряжения, например, обратной последовательности, то на зажимах А Д,С обмотки статора образуется сймметрич15 ная трехфазная система напряжений прямой последовательности.

Для автоматического поддержания симметрии напряжений на выходе преобразователя с изменением однофазЯ ного напряжения Ц и создания трехфазной системы напряжений на зажимах обмотки ротора служит управляемый выпрямитель-инвертор. B схеме (фиг.2) с помощью выпрямителя-инвертора ре-. д гулируется напряжение на зажимах обмотки ротора Ц только по величине при неизменной его начальной фазе ф .

Мощность из сети к нагрузке передается только электрическим путем, т.е. через статор. Поэтому мощность ротора, определяемая токами намагничивания и потерями в нем, незначительна — не превышает 10% от номинальной мощности преобразователя.

В связи с этим мощность выпрямителя-инвертора тоже мала, и поэтому искаженный характер кривых токов в цепи ротора не оказывает существенного влияния на сеть. В этом одно

40 из преимуществ трансформаторного преобразователя перед тиристорными преобразователямй числа фаз.

Применение управляемого выпрямителя-инвертора в трансформаторном преобразователе числа фаз с вращающимся магнитным полем для автоматического регулирования величины напряжения и его фазы на зажимах обмотки ротора, по мощности не превышающей 10% от номинальной мощности преобразователя, позволяет упростить конструкцию и повысить надеж- ность работы преобразователя, так как в этом случае исключается необходимость поворота ротора при регулировании симметрии токов трехфазной сети. В этом преобразователе не требуются регулируемые симметрирующие элементы — конденсаторная батарея и дроссель, что позволяет фф уменьшить габариты, массу и стоимость преобразователя.

В связи с тем, что в преобразователе отпадает необходимость поворора ротора, воздушный зазор в нем

65 может быть выполнен минимальным, а

780111 это приведет к снижению реактивной мощности намагничивания и рассеяния и повышению коэффициента мощности и КПД преобразователя.

Формула изобретения

Трансформаторный преобразователь числа фаз с вращающимся магнитным полем,. выполненный в виде трехфаз ного асинхроннбго двигателя с фазным заторможенным ротором, к выходным зажимам обмоток статора которого включена нагрузка, а входные зажимы обмоток статора и ротора подключены к сети, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции преобразователя и повыаения íадежности его работы, последовательно с обмоткой ротора включен управляемый выпрямитель-инвертор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 280633, кл. Н 02 М 5/00, 1969.; в

2. Милях A. Н. и др. Схемы симметрирования однофазных перегрузок в трехфаэных цепях. Киев. "Наукова думка", 1973, с. 125-130.

780111 и, Ъ

ting

Составитель А. Кецарис

Редактор:Н. Корченко Техред Л. Гаврилешко Корректор г. Назарова

Заказ 9338/20 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