Статический ферромагнитный утроитель частоты Советский патент 1985 года по МПК H02M5/16 

1 Изобретение относится к ферромаг нитным умножителям частоты и может быть использовано, например, для питания высокоскоростных электродви гателей.. Известны утроители частоты, вьшолненные на плоских магнитных системах, содержащие насыщенные сердечники с расположенными на них первичными и вторичными обмотками Недостатком таких утроителей является несинусоидальностькривых выходных напряжений, нессимметрия входных токов либо выходных напряже ний ввиду несимметрии сердечников или фазных обмоток. Наиболее близким к предлагаемому является статический ферромагнитный утроитель частоты с трехфазным выходом, содержащий магнитопровод, выполненный на трех витых с одинаковым радиальными размерами кольцевых ярм расположенных соосно один над другим а между торцами среднего и крайнего ярм установлены равномерно по окружности по девять шихтованных стержней первичную трехфазную соединенную в звезду обмотку, каждая,фаза которой состоит из пяти секций, и вторичную трехфазную соединенную в звезду обмотку, каждая фаза которой состоит из трех одинаковых последовательносогласно соединенных секций, причем секции обмоток симметрично расположены на среднем ярме в окнах, образованных ярмами и стержнями 2 . Недостатками известного утроителя являются сложность конструкции, низкий кпд, плохое использование стали из-за большого количества стыков в магнитной системе, стяжек, изолирующих колец, работы стержней в ненаcьш eннoм режиме и их неучастия в ;создании высших гармоник. Цель изобретения - упрощение конструкции и увеличение КПД. Указанная цель достигается тем, что в статическом ферромагнитном утроителе частоты, содержащем пространственный девятистержневой симмет,ричный магнитопровод, первичную трех фазную соединенную в звезду обмотку, каждая фаза которой состоит из пяти секций аторичную трехфазную соединенную в звезду обмотку, каждая фаза которой состоит из трех одинаковых последовательно-согласно включенных секций, симметрично расположенных на 012 магнитопроводе по одной на стержне, магнитопровод выполнен из С-образньк стержней, изготовляемьк, например, разрезанием витых 0-образных сердечников, плоскость торцов которых перпендикулярна горизонтальной поверхности и образует угол с боковой гранью, плотно состыкованных между собой клинообразными концами со сдвигом в сторону, .противоположную направлению стыковки, для образования отверстия, в котором установлена немагнитная шпилька для крепления верхнего и нижнего стыков узлов, обмотКи расположены на горизонтальных участках стержней, причем секции каждой из фаз симметричной обмотки расположены на пяти смежных стержнях и соединены между собой последовательно-встречно. На фиг. 1 представлена развернутая на плоскости схема расположения и соединения катушек первичной и вторичной обмоток предлагаемого утроителя; на фиг. 2 - схема стыковки клинообразных концов девяти стержней; на фиг. 3- утроитель, общий вид. Статический ферромагнитный утроитель частоты содержит девять стержней 1-9, катушки первичной обмотки, каждая фаза которой состоит из пяти последовательно-встречно соединенных секций 10-14, между числами витков которых вьщержано соотношение Wig: :W|,: W,j :Wa :W, 0,395:0,743:1: :0,743:0,395, и катушки вторичной обмотки, каждая фаза которой состоит из трех одинаковый последовательносогласно соединенных 15, 16 и 17 (фиг. 1). Каждая из катушек первичной и вторичной обмоток установлена на горизонтальных участках С-образных стержней (фиг. 1 и 3). Этим достигается упрощение при сборке активных элементов утроителя, а также повышается его ремонтопригодность, так как каждая из катушек может быть легко снята и заменена. Стержни магнитопровода, представляющие собой однотипные элементы, состыкованы в соответствии с фиг. 2, при этом в технологические отверстия 18 введена стяжная немагнитная шпилька 19, которая с помощью шайб 20 и гаек 21 закрепляет верхний и нижний стыковые узлы Хфиг. 3). Предложенная конструкция стыкового узла, содержащего технологическое отверстие, размеры которог могут изменяться в широких гГределах может быть распространена на магнитопроводы подробного типа с числом С-образных стержней не менее трех, а стяжная шпилька может быть также использована для транспортировки Строителя. Устройство работает следующим образом. При подключении первичной обмотк утроитепя к 3-фазной сети переменно тока за счет сильного насьпцения магнитной системы и нелинейности кр вой намагничивания стали в магнитно потоке каждого стержня магнитопровода появляются высшие нечетные гар моники. За счет указанного соединен катушек первичной обмотки и известного соотношения их чисел витков магнитные потоки первой гармоники в соседних стержнях оказываются сдвинутыми один относительно другог на угол ti, а потоки высших гармоник - на угол Кг, где k - порядок гармоники. На такие же углы оказываются сдвинутыми и ЭДС всех гармоник, наводимых в каждой катушке выходной обмотки. Если за базисную принять ЭДС первой гармоники, наведенную в катушке вторичной обмотки 10, расположенной на первом стержне (фиг. 1-3), то ЭДС К-той гармоники п-го стержня оказывается сдвинутой по отношению к базисной на угол n-O-b-ir Vrt, где If) - начальная фаза. Тогда в катушках 15, 16 и 17, расположенных на первом, четвертом и седьмом стержнях, фазы вторичной обмотки ЭДС третьей гармоники будут сдвинуты относительно базисной на углы о-З-ii ц,о+(з ; J-3--;rtip, й.и ф 8 б-З-ТУ+ц), Ч6П4ф5, т, е. при последовательно-согласном соединении секций они суммируются. ЭДС первой гармоники, наведенные в тех же катушках, а также большинство ЭДС высших гармоник (, 7, 11, 13) при суммировании обращаются в нуль и на линейных зажимах вторичной обмотки действуют практически.симметричные и синусоидальные ЭДС утроенной частоты. Расположение, катушек первичной и вторичной обмоток на горизонтальных участках стержней магнитопровода, применение однотипных активных элементов для утроителя, простого шпилечного крепления стыковых узлов за счет сформированных отверстий упрощает технологию изготовления и сборки утроителя, а исключение негенерирующих участков магнитопровода и снижение числа стыков в нем приводит к снижению потерь в стали.

СТАТИЧЕСКИЙ ФЕРРОМАГНИТНЫЙ .УТРОИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий пространственный девятистержневой симметричный магнитопровод, первичную трехфазную соединенную в звезду обмотку, каждая фаза которой состоит из пяти секций, вторичную трехфазную соединенную в звезду обмотку, каждая фаза которой состоит из трех одинаковый последовательно-согласно включенных секций, симметрично расположенных на магнитопроводе по одной-на стержне, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и увеличения КПД, магнитопровод выполнен из С-образньк стержней, плоскость торцов которых перпендикулярна горизонтальной поверхности и образует угол 40 с боковой гранью, плотно состыкованных между собой клинообразными концами со сдвигом в сторону, противоположную направлению стыковки, для образования отверстия, в котором установлена немагнитная шпилька для крепления верхнего и нижнего стыковых СЛ узлов, обмотки расположены преимущественно на горизонтальных участках стержней,причем секции каждой из фаз симметричной первичной обмотки располо- |Жены на пяти смежных стержнях и соединены между собой последовательно-встречно.