Трехфазный статический ферромагнитный утроитель частоты Советский патент 1991 года по МПК H02M5/16 

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

Целью изобретения является упрощение конструкции и технологии изготовления, а также повышение надежности.

На фиг. 1 схематически изображена магнитная система с расположенными на ее стержнях трехфазной первичной обмотки (начала фаз обозначены символами Ai, Bi, Ci) и трехфазной вторичной обмотки (А2, Ва, Са); на фиг. 2 - симметричная трехфазнорас- щепленная звезда девяти векторов- магнитодвижущих сил (м, д. с) стержней; на фиг. 3 - векторная диаграмма третьей гармоники магнитного потока.

Индексы, цифровые и буквенные обозначения на фиг. 2 и 3, соответствуют принятым обозначениям на фиг. 1.

Предложенный утроитель частоты состоит из магнитной системы и трехфазных первичной и вторичной обмоток соответственно, основной и утроенной частот. Магнитная система выполнена в виде одинаковых трех групп 0-образных серде-. никое 1-9, по три симметрично расположенных сердечника в каждой группе, причем три стержня этих сердечников соприкасаOs

С

СО VI

ю

ются и расположены в центре группы (центральные стержни), а три других стержня этой же группы взаимно смещены на 120° и расположены на периферии группы сердечников (периферийные стержни). Каждая фаза первичной обмотки основной частоты состоит из четырех (We - с большим числом витков, WM - малым числом витков и две Wc - со средним числом витков) последовательно-встречно соединенных катушек, соотношение чисел витков которых составляет We : WM : Wc : Wc 1 : 0,347 : 0,532 : 0,532. На стержнях каждой группы 0-образных сердечников расположено четыре катушки первичной обмотки, причем центральные стержни охватываются катушкой We данной фазы, а один из периферийных стержней охватывается катушкой WM этой же фазы, второй периферийный стержень охватывается катушкой Wc другой фазы, а третий периферийный стержень охватывается катушкой Wc третьей фазы. Каждая фаза вторичной обмотки утроенной частоты состоит из трех последовательно-согласно соединенных катушек W2, охватывающих по одной каждый из трех периферийных стержней (фиг. 1) или центральных стержней, принадлежащих трем отдельным группам 0-образных сердечников. Витки каждой катушки вторичной обмотки могут быть разделены на две части, из которых одна помещается на периферийном, а другая - на центральном стержне данного сообразного сердечника.

0-образный сердечник может быть выполнен витым неразрезанным, или витым разрезанным, или шихтованным. 0-образный сердечник может быть навит из ленты электротехнической стали не только неизменной ширины,но и переменной ширины, подобно тому как это осуществляется на электротехнических заводах выпускающих силовые трансформаторы с пространственным магнитопроводом, состоящим из трех витых неразрезанных 0-образных сердечников. При соответствующей переменной ширине ленты электротехнической стали улучшается заполнение сталью полости катушек с числом витков We. Если 0-образный сердечник выполняется витым разрезным, то плоскости двух разрезов, по одному разрезу на стержень, могут быть либо перпендикулярны к оси стержня, т. е. к силовым линиям магнитного поля, либо эти плоскости могут иметь другие наклоны к этой оси. В этом последнем случае сечение зазора-стыка увеличивается, а величина магнитной индукции в нем уменьшается, что приводит к снижению магнитных потерь в области зазора-стыка.

Таким образом, активная часть утроите- ля частоты состоит из трех одинаковых модулей.

Работа предложенногоутроителя частоты основана на магнитном насыщении стержней магнитной системы первой гармоники индукции магнитного поля, которая обусловлена системой м. д. с. (векторы F на фиг. 2), созданных током основной частоты fi,

0 протекающим в первичной обмотке. Вследствие нелинейности кривой намагничивания стали магнитной системы, кривая индукции магнитного поля будет содержать спектр временных нечетных гармоник. Из

5 высших гармоник наибольшую амплитуду будет иметь третья гармоника магнитного потока Ф (фиг. 3), которая обусловит трехфазное симметричное напряжение U2 утроенной частоты практически синусоидальной

0 формы на зажимах Аа, В2, С2 вторичной обмотки. Гармоники магнитного потока порядков 6.К ± 1, где К 1, 2, 3 не

обуславливают результирующее напряжение в фазах вторичной обмотки, так как в

5 трех катушках каждой фазы этой обмотки они индуктируют ЭДС взаимно сдвинутые во времени на 120°. Гармоники магнитного потока порядков 9.К, где К 1, 3, 5, ... не обуславливает напряжение на парах зажи0 мое А2, В2, или С2 вторичной обмотки, так как эти гармоники имеют нулевую последовательность фаз. Только 15-я гармоника магнитного потока индуктирует ЭДС обратной последовательности во вторичной об5 мотке, но амплитуда этой гармоники пренебрежно мала.

Ток, протекающий в первичной обмотке предложенного утроителя, практически синусоидален, т. е. по существу не содержит 3,

0 5, 7, 9, 11, 13, 15-й гармоник. Это обусловлено принятым соотношением чисел витков катушек первичной обмотки и схемами их соединения и расположения на стержнях магнитной системы.

5

Формула изобретения Трехфазный статический ферромагнитный утроитель частоты, содержащий магнитную систему, включающую три группы

0 0-образных сердечников, по три сердечника в каждой группе, на стержнях которых размещены соединенные с входными выводами для подключения питающей сети катушки трехфазной первичной обмотки

5 основной частоты, соединенные между собой по схеме, создающей симметричную трехфазно-расщепленную систему девяти векторов магнитодвижущих сил стержней и соединенную в звезду, концы которой соединены с выходными выводами для подключения нагрузки, катушки трехфазной вторичной обмотки утроенной частоты, соединенные в каждой фазе последовательно, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии изготовления, а также повышения надежности, каждая фаза первичной обмотки состоит из четырех катушек с соотношением чисел витков равным 1 : 0,347 : 0,532 : 0,532, причем три 0-образных сердечника в пределах каждой группы сердечников расположены симметрично относительно друг друга так, что три стержня этих сердечников соприкасаются и расположены в центре группы, а

Периферийюшyij

стержег л0

три других стержня тех же сердечников взаимно смещены на 120° и расположены на периферии группы сердечников, причем в каждой фазе первичной обмотки катушка с большим числом витков охватывает три стержня соответствующей группы, расположенных в центре этой группы, катушка с меньшим числом витков этой же фазы расположена на одном из периферийных стержней этой же группы, а две катушки со средним числом витков этой же фазы расположены по одной на одном из периферийных стержней двух других групп сердечников магнитной системы.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания электропотребителей, например электродвигателей, напряжением утроенной частоты. Цель изобретения - упрощение конструкции и технологии изготовления, а также повышение надежности. Активная часть устройства состоит из трех одинаковых модулей, включающих уменьшенное количество катушек первичной обмотки. На стержнях магнитопровода каждой из трех групп О-образных сердечников 1 - 9 расположены катушки W_б и W_м одной фазы первичной обмотки и две катушки W_с и W_с двух других разных фаз этой обмотки, а также катушки W₂ вторичной обмотки. При подключении первичной обмотки к трехфазной системе напряжений основной частоты и глубоком магнитном насыщении стержней магнитной системы с зажимов вторичной обмотки будет сниматься трехфазная симметричная система практически синусоидальных напряжений утроенной частоты. 3 ил.

Stump результирующей мае. s-toO-oSpoiHoto ft, сердечника

- Индекс соответствует катушке vte

Фа г. 2

Фиг./

вектор резимт/рукмцей Mdc f-to o-offpoitMito сердечника

%

PI-CuftSoMi pca

/J

LMotiep 0-о&азнок сердечника Зеятор резуяьакрующей кис. г-to О-о6роз о о сердечника

Vi

Фз

ШЗ

L- Нонер О- oSpoyffoeo сердемика

Vj

Фб