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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания напряжением повьшенной частоты.

Цель изобретения - уменьшение мощности подмагничивания постоянньм током и упрощение.

На фиг. 1 представлена электричесКаждая фаза выходной обмотки удвоенной частоты, электрически совмещенной с обмоткой подмагничивания постоянного тока, состоит из четырех катушек с обмотками W, соедисо

Сг

оа

ненных в две параллельные ветви стороны выходных зажимов А,, В,

трехфазного напряжения удвоенной чакая схема расположения на магнитопро- Q стоты (например, со стороны выходноводах одной фазы первичной и одной фазы вторичной обмоток; на фиг. 2 - электрическая схема трехфазного уд- воителя частоты; на фиг. 3 - соот- ственно симметричная двенадцати- фазная звезда векторов магнитодвижущих сил (МДС), действующих в стержнях магнитопроводов, и векторная диаграмма второй гармоники магнитного потока.

Трехфазный статический ферромагнитный удвоитель частоты (фиг. 1 и 2) состоит из магнитной системы, выполненной в виде трех отдельных че- тырехстержневых плоских магнитопроводов, стержни 1-12 которых шихтованы внахлест с торцовыми верхним 13 и нижним 14 ярмами. Каждая фаза первичной обмотки А,-Х, (В,-У, , , ) состоит из двух групп кату1пек по три катушки 15-17 в группе, одна из которых размещена в начале, а другая в конце фазы с большим W и меньшим WH числами витков, причем соотношение чисел витков катушек каждой группы составляет W :Wj :W 1 1 ,, и в каждой группе катушки соединены в левых и правых зигзаги, а группы катушек соединены между собой последовательно и встречно.

Из шести катушек каждой фазы трехфазной входной обмотки четыре катушки WH, Wj, W, Wg расположены соответственно по одной на каждом стержне одного отдельного четырехстержне- вого магнитопровода, а две катушки WMJ Wf, расположены по одной на каждом из нечетных стержней другого че- тырехстержневого магнитопровода (фиг. I).

Таким образом, на каждом из двух четных стержней каждого отдельного четырехстержневого магнитопровода расположено по одной катушке W, а на каждом из двух нечетных стержней этого же четырехстержневого магнитопровода расположено по две катупкк W, W, принадлежащих двум фазам Трехфазной первичной обмотки основной частоты (фиг. 2).

Лиг.

15

20

25

30

35

40

50

1 0:

J

-О

а со сторо- постоянного зажима А г,

ны входных зажимов w

го тока эти четыре катув1ки соединены

последовательно в пределах каждой

фазы (фиг. 1).

Питание предложенного удвоителя

частоты осуществляется путем присоединения зажимов А, В, С, первичной обмотки к сети трехфазного напряжения основной (например, промьшшенной) .частоты и подключения зажимов обмотки подмагничивания, которая электрически совмещена с трехфазной выходной обмоткой удвоенной частоты, к источнику постоянного тока (фиг.2). На фиг. За в обозначениях векторов F МДС подстрочный индекс соответствуе порядковому номеру стержня (нумерация стержней, фиг. 1), в которой действует данный вектор МДС, а в кружках проставлены номера стержней, -определенные с учетом сдвига векторов в МДС в них на 150 (нумерация стержней фиг. 2), а надстрочный индекс указы- BafeT соответствующие зажимы фаз (А , В , С и X, У, Z).,

45

На фиг. 36 в обозначениях векторов магнитного потока Ф надстрочный индекс соответствует порядку гармоники, а подстрочный индекс - номерам двух стержней (нумерация стержней, фиг.2), в которых действует данньш вектор потока.

Удвоитель частоты работает следующим образом.

Работа предложенного удвоителя частоты основана на совместном действии в магнитной системе МДС, соз.- данной первичной трехфазной обмоткой с током основной частоты, и МДС,созданной обмоткой подмагничивания с постоянным током, которая электрически совмещена с трехфазной выходной обмоткой удвоенной частоты.

При указанном совместном действии 55 МДС переменного тока и МДС постоянного тока Вследствие нелинейности кривой намагничивания стали магнитной системы результирующее магнитное поле несинусоидальное и кривая магнитКаждая фаза выходной обмотки удвоенной частоты, электрически совмещенной с обмоткой подмагничивания постоянного тока, состоит из четырех катушек с обмотками W, соедисо

Сг

оа

ненных в две параллельные ветви стороны выходных зажимов А,, В,

трехфазного напряжения удвоенной частоты (например, со стороны выходноЛиг.

1 0:

J

-О

а со сторо- постоянного зажима А г,

ны входных зажимов w

го тока эти четыре катув1ки соединены

последовательно в пределах каждой

фазы (фиг. 1).

Питание предложенного удвоителя

частоты осуществляется путем присоединения зажимов А, В, С, первичной обмотки к сети трехфазного напряжения основной (например, промьшшенной) .частоты и подключения зажимов обмотки подмагничивания, которая электрически совмещена с трехфазной выходной обмоткой удвоенной частоты, к источнику постоянного тока (фиг.2). На фиг. За в обозначениях векторов F МДС подстрочный индекс соответствует порядковому номеру стержня (нумерация стержней, фиг. 1), в которой действует данный вектор МДС, а в кружках проставлены номера стержней, -определенные с учетом сдвига векторов в МДС в них на 150 (нумерация стержней, фиг. 2), а надстрочный индекс указы- BafeT соответствующие зажимы фаз (А , В , С и X, У, Z).,

0

0

5

На фиг. 36 в обозначениях векторов магнитного потока Ф надстрочный индекс соответствует порядку гармоники, а подстрочный индекс - номерам двух стержней (нумерация стержней, фиг.2), в которых действует данньш вектор потока.

Удвоитель частоты работает следующим образом.

Работа предложенного удвоителя частоты основана на совместном действии в магнитной системе МДС, соз.- данной первичной трехфазной обмоткой с током основной частоты, и МДС,созданной обмоткой подмагничивания с постоянным током, которая электрически совмещена с трехфазной выходной обмоткой удвоенной частоты.

При указанном совместном действии 5 МДС переменного тока и МДС постоянного тока Вследствие нелинейности кривой намагничивания стали магнитной системы результирующее магнитное поле несинусоидальное и кривая магнит31

кого потока несимметричная относи-, тельно оси абсцисс. Следовательно, .магнитное поле удвоителя частоты содержит весь спектр временных четных и нечетных гармонических с оставляю- щих магнитного потока, кратных основной частоте.

Из высших гармоник магнитного потока наибольшую амплитуду имеет вто- рая, которая обусловливает напряжение удвоенной частоты на выходных зажимах Aj, В,, С выходной трехфазной обмотки (фиг. 2). К входньш зажимам трехфазной обмотки основной частоты и к выходным зажимам переменного тока удвоенной частоты могут быть под - ключены конденсаторы поперечно-продольной компенсации.

Уменьшение мощности подмагничива- ния постоянным током в предлагаемом устройстве обусловлено использование трех отдельных плоских шихтованш 1х . четырехстержневых магиитопроводов без явно выраженных зазоров-стыков, что приводит к снижению доли МДС постоянного тока, затрачиваемой на проведение постоянного магнитного потока через зазоры-стыки. При этом уменьшаются потери активной мощности

За счет исключения операции навивки ярм и операции строго симметричного расположения в пространстве и фиксирования в пространстве стержней магнитопровода упрощается как само устройство, так и технология его изготовления.

Обмотки предложенного удвоителя частоты индуктивно не связаны с чужими гармониками магнитного потока. Первая гармоника потока не индуктирует результирующей ЭДС на любой па-. ре последовательно соединенных катушек выходной обмотки удвоенной частоты (фиг. За и 1).

1Результирующая ЭДС на зажимах А,-Х от второй гармоники магнитного потока равна нулю. Входная (первичная) и выходная трехфазная обмотки практически индуктивно не связаны и по другим высшим гармоникам магнитного потока, т.е. напряжение на зажимах A,j, В, С выходной обмотки практически синусоидальное.

Гармоники магнитного потока не индуктируют ЭДС и на зажимах О/, 0, к которым подключается источник

Q

R

5

0

0

0

45

50

55

31

постоянного тока, исключение составляет лишь 12-я гармоника, амплитуда которой пренебрежимо мала.

Формула изобретения

Трехфазный статический ферромагнитный удвоитель частоты, содержащий двенадцатистержневую магнитную систему, на стержнях которой расположены катушки с разным числом витков трехфазной первичной обмотки основной частоты, соединенные по схеме образующей двенадцатифазную симметричную систему магнитодвижущих сил, а также катушки трехфазной выходной обмотки удвоенной частоты, электрически совмещенной с катушками обмотки подмагничивания, которая соединена в три параллельные ветви по две взаимно встречно соединенных -пары взаимно согласно соединенных катушек в каждой параллельной ветви, причем катушки обмотки расположены на стержнях концентрически соосно, отличающийся тем, что, с целью уменьшения мощности подмагничи- . вания постоянным током и упрощения, магнитная система выполнена в виде трех отдельных одинаковых четырех- стернневых плоских шихтованных маг- нитопроводов, катушки одной взаимно согласно соединенной пары катушек каждой параллельной ветви обмотки подмагничивания расположены по одной на каждом из двух четных стержней каждого одного отдельного ма-гнито- провода, а катушки другой пары взаимно согласно соединенных катушек . этой же параллельной ветви расположены по одной на каждом из двух нечетных стержней другого отдельного магнитопровода, две катушечные группы каждой фазы первичной обмотки по три катушки в каждой группе размещены на двух группах стержней, взаимно сдвинутых на удвоенное расстояние между осями соседних стержней, причем две катушки каждой катушечной группы каждой фазы первичной обмотки размещены по одной на каждом из двух рядом расположенных стержней одного отдельного магнитопровода, а третья катушка этой катушечной группы каждой фазы первичной обмотки размещен.а на стержне другого отдельного магнитопровода.

7

24

Дг

31 OB 2

Фиг2

О.Головач

fi., - flrt,j

Составитель Л.Устинкина Те хр е д Л. Олю1нык

Корректор Мо.Максимишинец

Заказ 5124/49 Тираж 658Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника питания напряжением повышенной частоты. Цель изобретения - уменьшение мощности подмагничивания постоянным током и упрощение. Удвоитель состоит из трех одинаковых отдельных магнитных элементов, соединенных между собой галь- .ванически. Каждый элемент включает -Aj У 2 3 31 5 Б 137 плоский магнитопровод, состоящий и стержней 1-4, шихтованных внахлест с торцовыми ярмами 13, 14. На каждом стержне расположена одна W s или две Wy катушки трехфазной первичной обмотки основной частоты и катушка Woi обмотки постоянного тока, электрически совмещенной с трехфазной выходной обмоткой удвоенной частоты. При подключении первичной обмотки к трехфазной симметричной системе напряжений основной частоты и подключении совмещенной обмотки ее входными зажимами постоянного тока к источнику постоянного тока с выходных зажимов совмещенной обмотки снимается трехфазная симметричная система практически синусоидальных напряжений удвоенной частоты. Такое выполнение удвоителя снижает долю магнитодвижущей силы постоянного тока, затрачиваемой на проведение постоянного магнитного потока через зазоры-стыки, и исключает операции навивки ярм и строго симметричного расположения и фиксации в пространстве стержней магнитопровода. 3 ил. Б 137 S ТО ШЗ12 (Л СлЭ 4 -ч| Сл: