Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК H02M5/14 

ni5

2. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий два входных вывода, ярляклцихся общими с соответствующими первым и вторым выходными выводами, третий выходной вывод, автотрансформатор с повышающим, промежуточным и понижающим выводами и конденсатор, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения установленной мощности, автотрансформатор снабжен обмоткой подмагничивания, расположенной на -крайних стержнях его трехстержневого магкитопровода, а его основная обмотка с указанными выводами расположена на всех трех стержнях, дополнительно введены дифференциальный трансформатор с двумя первичными

и одной вторичной обмотками, мостовой .вьтрямитель, вход которого подключен. 1к вторичной обмотке дифференциального трансформатора, а выход через дополнительно введенный резистор - к обмотке подмагничивания автотрансформа тора, причем конденсатор включен между первым Выходным выводом и через первую обмотку дифференциального трансформатора, промежуточным выводом автотрансформатора,, повышающий вывод которого через вторую первичную обмотку дифференциального трансформатора соединен с третьим выходным выводом, а его понижающий выв од-с вторым выходным выводом.

1. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержа1ций два входных вывода, являющихся общими с соответствую1цими первым и вторым выходными выводами, третий выходной вывод, автотрансформатор J 5 -г ы ГЫ.Л с повышающим, промежуточным и понижающим выводами и конденсатор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности, в нее введены дифференциальный трансформатор с двумя первичными и одной вторичной обмотками и резистор, причем конденсатор включен межпу первым входным выводом и через первую первичную обмотку дифференциального трансформатора с промежуточным выводом автотрансформатора повышаюсций вывод которого через вторую первичную обмотку дифференциального трансформатора соединен с третьим выход9 ным выводом, а. его понижающий выводс вторым выходным выводом, параллельно вторичной обмотке дифференциалшО го трансформатора подключен указательный резистор. Фuг.f Г

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, нпример при ремонте железной дороги. или в качестве вспомогательного оборудования на электропоездах переменного тока.

Известен преобразователь однофазного тока в трехфазный с двумя пассивными элементами (дроссель и конденсатор), включенными последователь но между двумя выводами однофазной линии, причем к среднему выводу этих элементов подсоединена третья фаза на1 рузки l .

Недостаток известного устройства состоит в том, что с уменьшением нагрузки (относительно выбранной расчетной) значительно увеличивается коэффициент асимметрии токов. Кроме того, возможны большие напряжения и токи в дросселе и конденсаторе, вызванные резонансом напряжений в слчае отключения всей нагрузки или обрыва третьей фазы. Автоматическое регулирование этого устройства относитель ю сложно, поскольку требует двух дросселей с подмагничиванием.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий два входных вывода, являющихся общими с соответствующими первым и вторым выходным выводами, третий выходноЙ вьшод, автотрансформатор с повьш5ающим, промежуточным и понижакяцим

выводами и конденсатор 2}.

Недостаток известного устройства ч состоит в том, что требуемая установленная мощность автотрансформатора относительно большая - больше мощности всей нагрузки, несмотря на то, что две фазы нагрузки получают энергию непосредственно от однофазной линии.

Целью изобретения является уменьшение установленной мощности.

Эта цель достигается тем, что согасно первому варианту в преобразователь однофазного напряжения в трехазное, содержащий два входных вывода, являющихся общими с соответст-; вующими первым и вторым выходными выводами, третий выходной вывод, автотрансформатор с повьш1ающим, промежуточным и понижаютцим выводами и коненсатор, введены дифференциальный трансформатор с двумя первичными и одной вторичной обмотками и резистор, причем конденсатор включен между первым входном выводом и через первую первичную обмотку дифференциального трансформатора с промежзточным выводом автотрансформатора,, повышающий вывод которого через вторую первичную обмотку дифференциального трансформатора соединен с третьим выходным выводом, а его понижающий вьгоод - с вторым выходным вьшод ом. параллельно вторичной обмотке дифференциального трансформатора подключен указанный резистор. Согласно второму варианту автотрансформатор снабжен обмоткой подмагничивания, расположенной на крайних стержнях его трехстержневого магнитопровода, а его основная обмотка с указанными выводами расположена на всех трех стержнях, в устройство дополнительно введены дифференциальный трансформатор с дву мя первичньфш и одной вторичной обм ками, мостовой выпрямитель., вход ко торрго подключен к вторичной обмотке дифференциального трансформатора а выход через дополнительно введенны резистор - к обмотке подмагничивания автотрансформатора, причем конденса тор включен между первым выходным и через первую обмотку дифференхщально го трансформатора, промежуточным выводом автотрансформатора, повышающий вывод которого через вторую первичну обмотку дифференциального трансформатора соединен с третьим выходным выводом, а его понижающий вывод с вторым выходным выводом. На фиг. 1 дана принципиальная схе ма для первого варианта устройства; на фиг. 2 - то же, для второго варианта устройства-, на фиг. 3 - векторная диаграмма, относя1цаяся к обоим вариантам. Устройство имеет входные выводы и 2, являющиеся общими с соответствующими первым и вторым выходными выводами. Автотрансформатор 3, подсоединенный своим понижающим вьшодом к выводу 2 Вход-выход, имеет ближайший промежуточный вывод 4 и по-вьшающий вывод 5. Между выводом 4 автотрансформатора и вьтодом 1 (Вхо выход) подключен конденсатор 6, а к повьщ1ающему выводу 5 подсоединен третий вывод 7 для соответствующей фазы нагрузки 8. Дополнительно введенный дифференциальный трансформаIjop 9 имеет две первичные обмотки, подсоединенные с одинаковой полярностью одна между выводом 4 и сатор 6, а другая - между выводом 5 :автотрансформатора 3 и выводом 7 для подключения третьей фазы нагрузки 8. К вторичной обмотке трансформатора 9 подсоединен резистор 10. 1 В устройстве по второму варианту (фиг. 2) к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9 подсоединен выпрямитель 11, к которому подключена обмотка 12 подмагничивания автотрансформатора 3. Это подсоединение выполнено через резистор 13, параллельно части которого подсоединен стабилитрон 14 Обмотка 12 подмагничивания расположена на крайних стержнях трехстержневого автотрансформатора 3, а его основная обмотка размещена на всех трех стержнях. Устройство по первому варианту работает следующим образом. Фазы 1 и 2 нагрузки 8 преобладающую часть энергии получают непосред ственно от вьтодов 1 и 2 питающей однофазной линии. Входная часть автотрансформатора 3 (между выводами 2 и 4) последователь-но с конденсатором 6 также подсоединена к выводам 1 и 2 однофазной линии, причем автотрансформатор передает входную мощность в третью фазу нагрузки. В известном устройстве автотрансформатор воспринимает энергию непосредственно от однофазной линии, передавая ее в конденсатор и в третью фазу нагрузки, вследствие чего требуется установле,нная мощность автотрансформатора значительно больше, чем в предложенном устройстве. Ток нагрузки третьей фазы в первичных обмотках дифференциального трансформатора 9 создает взаимно компенсирующиеся ампервитки и следует учитывать только ампервитки, вызванные током намагничивания автотрансформатора 3, который в нормальном режиме составляет 5-10% от номинального тока, поэтому в нормальном режиме можно пренебречь падением напряжения на вторичной обмотке трансформатора 9. Предположим, что на нагрузке установились трехфазные симметричные напряжения и потенциалы выводов 1, 2, 4 и 7 приняли показанные на векторной диаграмме значения (фиг. 3), тогда под влиянием напряжения U через конденсатор 6 протекает ток 1 , опережающий U4,no фазе на 90. Во входной части автотрансформатора 3 от вывода 4 к выводу 2 также протекает ток 1б, а на выходе от вывода 2 к выводу 5 и далее к выводу 7 третьей фазы нагрузки В - вдвое меньший ток 1, отстающий по фазе от фазного напряже,ния .30. Поскольку фазные на- ; пряжения симметричны, а фазные со.противления нагрузки одинаковы, то в фазах 1 и 2 токи симметричны относительно тока в третьей фазе, т.е. коэффициент асимметрии токов равен нулю.

Расчеты t помощью векторной диаграммы (фиг. О) показывают, что в предложенном устройстве требуется в два раза меньшая установленная мощность автотрансформатора, чем в известном устройстве, а установленная .мощность конденсатора у них одинакона.

Когда происходит отключение нагрузки или случайный обрыв ее третьей фазы, в устройстве по фиг. 1 автотрансформатор 3 остается без нагрузки и начинается феррорезонанс напряжений в цепи автотрансформатор 3 конденсатор 6. При этом значительно возрастает ток намагничивания автотрансформатора 3 и соответственно растет напряжение на вторичной обмот ке дифференциального трансформатора 9 который автоматически .заметно вводит в феррорезонансную цепь резистор 10. Сопротивление резистора 10 выбирается так, чтобы в должной мере ограничить напряжения и токи в феррорезонансной цепи, причем учитывается также ограничивакщее действие всех актив- ных сопротивлений в устройстве. Если автоматический ввод резистора 10 в феррорезонансную цепь происходит из-за очень сильного уменьшения активной нагрузки, то восстановление активной нагрузки вызывает снижение напряжения на входе автотрансформатора 3, которое сопровождается существенным уменьшением тока намагничивания автотрансформатора и, следовательно, резистор 10 снова не обтекается заметным током.

ч

Установленная мощность дифференциального трансформатора 9 не.более 25% от мощности автотрансформатора 3, а суммарная установленная трансфоматорная мощность в предложенном устройстве не более 63% от мощности автотрансформатора в известном устройсве.

Устройство по второму варианту работает следующим образом.

В режиме начавшегося феррорезонанса напряжений в цепи автотрансформатор 3 - конденсатор 6 растет напряжение на вторичньй обмотке дифференциального трансформатора 9, вследствие чего происходит подмагничивание автотрансформатора 3, вызывающее значи ельное уменьшение тока при переходе через резонанс, а также уменьшение тка, при котором после перехода через резонанс наступает равновесие между , напря)(сением однофазной питающей лини и падением напряжения на элементах феррорезонансной цепи. Уменьшение тока значительно снижает повышение напряжения на конденсаторе 6. Стабилитрон 14 дополнительно уменьшает подмагничивание автотрансформатора 3 в режиме нормальной работы, когда также мало напряжение на вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9.

В устройстве по второму варианту по сравнению с первым вариантом установленная мощность дифференциального трансформатора 9 значительно меньше, а эквивалентная установленная; мощность автотрансформатора 3 немного больше из-за наличия обмотки 12 подмагничивания.

Таким образом, у каждого из предложенных вариантов преобразователя суммарная установленная трансформаторная мощность 50-63% от мощности автотрансформатора в известном устройстве.

,J