ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО ТОКА В ТРЕХФАЗНЫЙ Советский патент 1966 года по МПК H02M5/14 H01F30/14 

Изобретение относится к области преобразования числа фаз переменного тока, в частности к преобразованию числа фаз при помощи статических преобразователей трансформаторного типа.

Известны статические преобразователи числа фаз трансформаторного типа с обмотками однофазного и трехфазного тока, в том числе построенные на основе синхронных или асинхронных машин, предназначенных для преобразования однофазного тока в трехфазный. В них симметрия выходного напряжения трехфазного тока находится в зависимости от величины и характера нагрузки, что требует введения дополнительных элементов для регулирования симметрии выходного напряжения, и следовательно, усложняет устройство.

Предложен преобразователь однофазного тока в трехфазный, позволяющий получать трехфазный ток, напряжение которого при симметричной нагрузке остается симметричным при изменениях в широких пределах величины и характера нагрузки. С этой целью в преобразователе трансформаторного типа с вращающимся магнитным полем однофазная обмотка расположена в пространстве таким образом, чтобы ее ось была сдвинута по отношению к оси одной из фаз трехфазной обмотки на угол 90 эл. град., а в каждую из фаз трехфазной обмотки включено активное сопротивление, по величине равное сопротивлению взаимоиндукции между обмоткой ротора и соответствующей фазной обмоткой статора при совпадении их осей.

Преобразователь может быть снабжен второй однофазной обмоткой, ось которой также сдвинута относительно оси другой фазы трехфазной обмотки на угол 90 эл. град, и которая включена между сетью и концом второй

фазы трехфазной сети.

В цепь однофазных обмоток преобразователя может быть включен переключатель. Кроме того, преобразователь может быть снабжен четырьмя однофазными обмотками,

из которых у двух ось сдвинута на угол 90 эл. град, в одну сторону, а у двух других - на тот же угол, но в противоположную сторону по отношению к осям фаз трехфазной обмотки, к которым они присоединены. В цепь однофазной обмотки может быть включен дроссель насыщения.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя с одной первичной обмоткой; на фиг. 2 - конструктивная

схема преобразователя с одной первичной обмоткой, выполненного применительно к использованию заторможенной электромашины с размещением первичной обмотки на роторе, а вторичной - на статоре; на фиг. 3 - принпервичными обмотками; на фиг. 4 - принципиальная схема преобразователя с двумя первичными обмотками, поочередно подключаемыми к питающей цепи с целью реверсирования чередования фаз; на фиг. 5 -принципиальная схема преобразователя с реверсированием чередования фаз с четырьмя первичными обмотками; на фиг. 6 - принципиальная схема преобразователя по фиг. 4 с бесконтактным переключателем реверсирования в 1 виде двухтактного магнитного усилителя или бесконтактного магнитного реле; на фиг. 7 - условная схема иреобразователя. На чертеже приняты следующие обозначения: / - иервичные однофазные обмотки, 2;- 1 вторичные обмотки, соединенные в трехфазную систему, 3 - добавочные сопротивления в цепи фаз вторичных обмоток, 4-статор, 5- ротор для исполнения преобразователей на базе электрических машин, 6 - трехфазная 2 симметричная нагрузка, а также 7 - дополнительно контактные и S - бесконтактные переключатели реверса чередования фаз. Во всех видоизмене|1иях преобразователя оси первичных обмотой / сдвинуты в пространстве по отношению к осям вторичных обмоток 2, к которым они присоединены, на угол 90 эл. град. Однофазный вход подключен непосредственно (фиг. 1-3) или через нереключатели 7 и 5 (фиг. 4-6) к свободному концу первичной обмотки и к нулевой точке, образуемой соединенными вместе концами добавочных сопротивлений 3. Нагрузка 6 подключена к свободным концам вторичных обмоток. Работа устройства основана на использоваНИИ невзаимных, антисимметричных свойств схемы. Этот принцип одинаков для всех видоизменений преобразователя, поэтому ниже дано описание действия устройства только по фиг. 1. Поскольку любое линейное колебание может быть представлено в виде суммы двух круговых колебаний с одинаковыми амплитудами и противоположными направлениями вращения, одну первичную однофазную обмотку /, в которой ток создает пульсирующее магнитное поле, можно при рассмотрении работы устройства заменить двумя одинаковыми трехфазными обмотками, имеющими различное чередование фаз. На схеме (фиг. 7) обмотки А , В , С и А, В, С имеют различные чередования фаз. Оси фазных обмоток Л и Л совпадают и повернуты в пространстве по отнощению к соответствующей фазе вторичной обмотки на 0°. При симметричной нагрузке фаз работа их идентична, поэтому достаточно рассмотреть явления, происходящие только в одной из фдз Рассмотрим случаи работы устройства с f/i (Zn + R)h + аХг, e-i + R)I, (/Xi2 + R} /1 + (Z,, -i- /) -/2 де Z -полное сопротивление первичной цепи трансформатора, образованного обмоткой статора и ротора; Zz - полное сопротивление вторичной цепи этого трансформатора; Xi2 - сопротивление взаимоиндукции между статорной и роторной обмотками. При работе обмотки А, В, С имеет: Ui (Zu + R) /1 -Ь (jXn ei + R)I, (/Al, . e-J« + R) I + (Z,2 + R)-I, При 9 90° и если подобрать y Xi2 twM, уравнения (1) и (2) принимают вид: iJi ()ii-}-2Rh (Z22-b)/2(3) и соответственно: иг (Zn + R)i, U 2R,I,-(Z,,-{-R)i (4) Из уравнения (3) видна независимость явлений на вторичной стороне от режима рабо™ иервичной стороны, т. е. энергия (при данном чередовании фаз) с первичной стороны на вторичную не проходит. Уравнение (4) указывает, что в данном случае энергия проходит только с первичной стороны на вторичную и не проходит в обратном направлении. Таким образом, при одновременной работе обеих роторных (первичных) обмоток А и А « выходе устройства получается система напряжений (токов), соответствую щая чередованию фаз первичной обмотки А, В, С , т.е. схема фнг. 1 работает как преобразователь однофазного напряжения (тока) в симметрич УЮ трехфазную систему напряжения. Анализ показывает, что симметрия выходной трехфазной системы напряжений не зависит от величины и характера симметричной нагрузки. Теоретический к. п. д. схемы на фиг. 1 равен ЗОо/о. Преобразователь однофазного тока в симметричную трехфазную систему целесообразно выполнять по схеме, помещенной на фнг. 3. В этом случае оси обоих первичных обмоток сдвинуты каждая в пространстве на 90 эл. град. в одну и ту же сторону по отношению к соответствующим фазным вторичным обмоткам 2, к которым они присоединены. Симметрия трехфазного напряжения выхода и здесь не зависит от величины и характера симметричной нагрузки, но к. п. д. возрастает примерно В 2 раза по сравнению со схемой на фиг. 1. Теоретический к. п. д. схемы фиг. 3 равен

Предмет изобретения

1. Преобразователь однофазного тока в трехфазный, выполненный в виде трансформатора с обмотками однофазного и трехфазного тока, создающими вращающееся магнитное ноле, отличающийся тем, что, с целью получения симметрии выходного нанряжения при симметричном расположении фазных обмоток и выполнении их с одинаковым количеством витков, ось однофазной обмотки сдвинута относительно оси одной из фаз трехфазной обмотки на угол 90 эл. град., и в каждую из фаз трехфазной обмотки включено активное сопротивление, равное по величине сопротивлению взаимоиндукции между обмоткой ротора и соответствующей фазной обмоткой статора при совпадении их осей, причем однофазная обмотка включена между сетью и концом одной из фаз трехфазной обмотки.

2.Преобразователь по н. 1, отличающийся тем, что он снабжен второй однофазной обмоткой, ось которой сдвинута относительно оси другой из фаз трехфазной обмотки на

угол 90 эл. град, и которая включена межд сетью и концом второй из фаз трехфазной сети.

3.Преобразователь но п. 1, отличающийся тем, что в цепи однофазных обмоток включен

переключатель.

4.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен четырьмя однофазными обмотками, ось двух из которых сдвинута на угол 90 эл. град, в одну сторону, а ось двух

других на тот же угол, но в противоположную сторону по отношению к осям фаз трехфазной обмотки, к которым они не присоединены.

5.Преобразователь по н. 1, отличающийся тем, что в цепь однофазной обмотки включен

дроссель насыщения.

5 I 1з

5 3 /

f V - 1

2

д |Л jc

5 Пб П

. /

Фиг.2

г-. Д

С /

- з з з

Фi/г.з

,Г

0г/г 4