Трехфазный статический ферромагнитный утроитель частоты Советский патент 1987 года по МПК H02M5/16 

113452942

Изобретение относится к электро-клгочены три звезды конденсаторов, об- технике и может быть использованоразующих нулевые точки, обозначенные для питания электропотребителей нап-символами АЗ, УЗ , Z (с зажимов ряжением утроенной частоты. ,, , Сз-Zj снимается дополнительная Цель изобретения - улучшение мае-трехфазная система напряжений утроен- согабаритных показателей, снижениеной частоты); на фиг. 6 - симметрич- потерь мощности, а также расширениеная девятифазная звезда магнитодви- функциональных возможностей путем по-жущих сил (МДС) F, созданная током лучения дополнительной трехфазной Юпервичной обмотки; на фиг. 7 - век- системы выходных напряжений утроеннойторная диаграмма третьей гармоники частоты.магнитного потока . Нижние индексы

На фиг. 1 изображена схема планар-при F и соответствуют номеру стержной магнитной системы с р-асположенны- ня, а верхние - фазе и гармонике, ми на ее стержнях одной фазой Ау-Х 15

трехфазной первичной обмотки основ-ч Трехфазный статический ферромаг- ной частоты, причем катушки фазы вклю-нитньй утроитель частоты состоит из чены встречно-параллельно, и одноймагнитной системы, трехфазной первич- фазой Аг-Хг. трехфазной вторичной обмотки основной частоты и трех- мотки утроенной частоты; на фиг. 2-20фазной вторичной обмотки утроенной схема планарной магнитной системычастоты. Магнитная система выполне- с расположенными на ее стержнях трех- а в виде .трех отдельных одинаковых фазной первичной обмоткой основнойплоских шихтованных бронестержневых частоты (начала фаз обозначены сим-магнитопроводов, содержащих по три волами А,, В,, Cj, причем катушки в 25стержня каждый 1-3, 4-6, 7-9. Сочле- каждой фазе включены встречно-парал-нение стержней и ярм 10-13 - шихто- лельно, и трехфазной вторичной об-ванное внахлест. Отношение поперечно- моткой утроенной частоты (начала фазго сечения каждого ярма к поперечно- обозначены символами AI, В, С); сечению каждого стержня составля- фиг. 3 - схема планарной магнитной 30ет 0,5-0,52, при этом амплитуда пар- системы с расположенными на ее стерж- ой гармоники магнитной индукции в нях трехфазной первичной обмоткой ос-поперечном сечении любого ярма не новной частоты (начала ее фаз обозна-больше таковой в поперечном сечении чены символами А., В , С ), причем.любого стержня (указанное отношение катушки в каждой фазе включены ветре- 35сечений определено по результатам чно-последовательноз и трехфазнойрасчета методом конечных злементов вторичной обмоткой утроенной частотымагнитного поля в предлагаемом утро- (начала фаз обозначены символами А, ;ителе частоты, выполненного на ЦВМ, Л 2); на фиг. 4 - схема планарнойс учетом нелинейности кривой намаг- магнитной системы с расположенными 40ничивания, причем результаты расчета на ее стержнях одной фазой А2,-Х2 вто-подтверждены экспериментально) . ричной обмотки утроенной частоты и

одной фазой , трехфазной первичной Каждая фаза обмотки основной час- обмотки основной частоты, к соответ-тоты (фиг. 1 и 2) состоит из пяти ствующим катушкам которой подключены 45 Р ° параллельно соединенных ка- конденсаторы Сд., , , С , кажд;ыйтушек, соотношение чисел витков кото- из которых входит в одну из трехрых составляет ;We,:Wcp :WM звезд конденсаторов,, которые служат 0,395:0,743:1:0,743:0,395, где WM, для получения дополнительной трехфаз-Wcp , Wg - малое, среднее и большее ной системы напряжений утроенной час- JQ число витков соответственно. Три ка- тоты; на фиг. 5 - схема планарнойтушки каждой фазы с числами витков магнитной системы с расположенными наWc,p , Wg, Wcp охватывают соответствен- ее стержнях трехфазной первичной об-но левьй, средний и правый стержни моткой основной частоты (начала фазкаждого отдельного магнитопровода, обозначены символами А,, BY, С/) и 55 другие две катушки фазы с числами трехфазной вторичной обмоткой утроен-витков WM расположены по одной на ной частоты (начала фаз обозначенылевом и правом стержнях, принадлежа- символами А, В, С), к соответству-ш х двум другим отдельным магнитопро- ющим катушкам первичной обмотки под-водам (фиг. 1).

Каждая фаза обмотки утроенной частоты состоит из трех последовательно- соглас.но соединенных катушек, охватывающих по одной каждый из трех со- . ответствующих одноименных стержней, принадлежащих трем отдельным магниго- проводам (фиг. 1 и 2).

Катушки каждой фазы обмотки основной частоты могут быть включены ветре-1о реализуется напряжение утроенной час- чно-последовательно (фиг. 3). Для. тоты одной фазы, снимаемое, HanpiiMep,

получения дополнительной трехфазной системы напряжений утроенной частоты к соответствующим катушкам первичной

обмотки подключены конденсаторы. Кон- 15 нь1х -по одной на 2, 5 и 8 стержнях,

м

денсаторы,

рО „к

ift

отмеченные символами С.

дз

д, Лз подключены к выводам катушек We и соединены в звезду, причем каждый вывод делит витки каждой катушки We в отношении 0,257:0,743 (фиг. 4 и 5). Конденсаторы, отмеченные символами Cjj , , С, , подключены к выводам катушек Wcp и соединены во вторую Звезду, причем катушки Wc( расположены на левых стержнях каждого из трех отдельных бронестерж- невых магнитопроводов. Конденсаторы, отмеченные символами С, , С,, , С подключены к выводам катушек и соединены в третью звезду, причем катушки Wof расположены на правых стержнях каждого из трех отдельных броне- стержневых магнитопроводов (фиг.4 и 5).

Работа трехфазного статического ферромагнитного утроителя частоты основана на магнитном насыщении стержней магнитной системы первой гармоникой индукции магнитного поля, которая обусловлена симметричной девятифазной системой НДС, созданных током основной частоты, протекающим в первичной обмотке (фиг. 6). Вследствие нелинейности кривой намагничивания стали магнитной системы кривая магнитного поля будет содержать спектр временных нечетных гармоник. Из высших гармоник наибольшую амплитуду будет иметь третья гармоника (фиг. 7), которая обусловит трехфазное симметричное напряжение Uji утроенной частоты практически синусоидальной формы на зажимах А2, Вд, Сг. вторичной обмотки как при встречно-параллельном соединении катушек каждой фазы первичной обмотки (фиг. 2 и 5), так и при встречно-последовательном соединении их (фиг. 3). Первая, пятая, седьмая одиннадцатая и другие высшие гармоники не обусловливают результирующее

20

25

30

35

первая, пятая, седьмая,.... гармоник ЭДС сдвинуты по фазе на углы, кратн 120 град., а гармоники ЭДС, кратные трем, в этих катушках совпадают по фазе (фиг. 7). Следовательно, на за жимах Aj- Хз будет действовать напр жение утроенной частоты. Аналогично можно показать, что на зажимах и CJ-Zз (фиг. 5) также будут действ вать напряжения утроенной частоты, но взаимно сдвинутые на 120 град. Таким образом, на парах зажимов АЗ ВЗ-УЗ , C3-Z3 будет действовать допо нительная трехфазная система напряжений утроенной частоты.

Конденсаторы служат не только дл получения дополнительной трехфазной Системы напряжений утроенной частоты но и для повьш1ения велич Гны коэффициента мощности утроителя частоты.

Формула изобретения

1. Трехфазный статический ферро40 магнитный утроитель частоты, содержа щий девятистержневую магнитную систе му, на стержнях которой размещены ка тушки трехфазной первичной обмотки основной частоты, соединенные по схе

45 ме, создающей симметричную девятифаз ную систему магнитодвижущих сил, и катушки трехфазной вторичной обмотки утроенной частоты, соединенные последовательно в открытый треугольник

gQ и расположенные на стержнях концентрически соосно с катушками первичной обмотки, каждая фаза которой состоит из пяти катушек с соотношением чисел витков равным :We:WCP:W

55 0,395:0,743:1:0,743:0,395, где W, Wcp и WE - катушки с меньшим, средни и большим количеством витков соответственно, отличающийся тем, что, с целью улучшения массоганапряжение на зажиьы Л, В, С, так. как они в трех катушках каждой фазы вторичной обмотки индуктируют ЭДС, взаимно сдвинутые во времени на 120 эл. град.

Дополнительная трехфазная система напряжений утроенной частоты получена следующим образом. Рассмотрим как

с зажимов Aj-Xj (фиг. 4 и 5). Сопоставляя фиг.5 с фиг. 6, можно видеть, что в трех катушках Wg, расположен0

5

0

5

первая, пятая, седьмая,.... гармоники ЭДС сдвинуты по фазе на углы, кратные 120 град., а гармоники ЭДС, кратные трем, в этих катушках совпадают по фазе (фиг. 7). Следовательно, на зажимах Aj- Хз будет действовать напряжение утроенной частоты. Аналогично можно показать, что на зажимах и CJ-Zз (фиг. 5) также будут действовать напряжения утроенной частоты, но взаимно сдвинутые на 120 град. Таким образом, на парах зажимов ВЗ-УЗ , C3-Z3 будет действовать дополнительная трехфазная система напряжений утроенной частоты.

Конденсаторы служат не только для получения дополнительной трехфазной Системы напряжений утроенной частоты, но и для повьш1ения велич Гны коэффициента мощности утроителя частоты.

Формула изобретения

1. Трехфазный статический ферро40 магнитный утроитель частоты, содержащий девятистержневую магнитную систему, на стержнях которой размещены катушки трехфазной первичной обмотки основной частоты, соединенные по схе45 ме, создающей симметричную девятифаз- ную систему магнитодвижущих сил, и катушки трехфазной вторичной обмотки утроенной частоты, соединенные последовательно в открытый треугольник

gQ и расположенные на стержнях концентрически соосно с катушками первичной обмотки, каждая фаза которой состоит из пяти катушек с соотношением чисел витков равным :We:WCP:W

55 0,395:0,743:1:0,743:0,395, где W, Wcp и WE - катушки с меньшим, средним и большим количеством витков соответственно, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и снижения потерь мощности, магнитная система выполнена в виде трех отдельных одинаковых плоских шихтованных бронестерж- невых магнитопроводов, содержащих по три стержня каждый, причем отношение сечения каждого ярма к сечению каждого стержня составляет 0,5-0,52, на среднем стержне каждого отдельного магнитопровода расположено по одной катушке с большим числом витков первичной обмотки, а на каждом из двух его боковых стержней расположено по две катушки этой обмотки, из которых одна имеет среднее число витков и принадлежит той же фазе, что и катушка с большим числом витков, а другая катушка имеет меньшее число витков и прина длежит другой фазе.

2. Утроитель частоты по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воз12

можностей путем получения дополнительной трехфазной системы выходных напряжений утроенной частоты, дополнительно введены три трехфазные звезды конденсаторов, .а в каждой фазе первичной обмотки катушка с большим числом витков снабжена отводом, делящим ее витки в отношении 0,257:0,743,

причем отводы указанных катушек всех фаз первичной обмотки соединены со свободными выводами первой звезды конденсаторов, концы одних одинаково расположенных катушек со средним числом витков всех фа.з первичной обмотки соединены со свободными выводами второй звезды конденсаторов, концы других катушек со средним числом витков - со свободными выводами третьей

звезды конденсаторов, а нулевые выводы указанных звезд конденсаторов образуют дополнительные выходные выводы .

л«

(/f

Уг

f Ui

s

AiUA3,3f,

,3ff

, /3

Fe

uz.6

1

J

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания напряжением утроенной частоты. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей, снижение потерь мощности, а также расширение функциональных возможностей. Активная часть устройства выполнена в виде трех отдельных одинаковых элементов, электрически соединенных между собой. Каждый элемент содержит плоский шихтованный бронестержневой сердечник с тремя стержнями 1-3, 4-6, 7-9 и ярма торцовые 10, 11 и боковые 12, 13. Отношение сечения каждого ярма к сечению каждого стержня равно 0,5-0,52. На каждом стержне расположены одна, катушка с большим числом витков или две катушки со средним и малым числами витков первичной трехфазной обмотки основной частоты и одна катушка вторичной трехфазной обмотки утроенной частоты. К соответствующим катушкам первичной обмотки подключены три звезды конденсаторов. При подключении первичной обмотки к питающей сети ос- новной частоты и глубоком магнитном насьпцении стержней магнитной системы благодаря указанному ее выполнению с выходных зажимов будут сниматься основная и дополнительная трехфазные симметричные системы синусоидальных напряжений утроенной частоты при одновременном повьш ении коэффициента мощности. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. ш €Л

Составитель Л, Устннкина Редактор А, Лежнина Техред А.Кравчук

Заказ 4928/52 Тираж 659Подписное

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

Й/г7

Корректор М. Максимишинец