УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ Советский патент 1971 года по МПК H02M7/00 

Изобретение относятся к устройствам для преобразования частоты, состоящим из трех однофазных многообмоточных трансформаторов с трехстержневыми сердечниками, на каждом из крайних стержней которых расположены соединенные соответственно последовательно половины первичной и вторичной обмоток основной частоты, а на среднем стержне обмотка подмагничивания.

Предлагается устройство, в которой на средних стержнях каждого трансформатора расположены две обмотки повышенных частот. Одна из обмоток соединена звездой и обеспечивает получение трехфазной системы двойной частоты, а другая открытым треугольником для получения однофазного напряжения шестикратноей частоты.

Устройство состоит из трех одинаковых однофазных трехстержневых трансформаторов А, В, С, соединенных между собой определенным образом.

Каждый трансформатор имеет первичную обмотку, питаемую трехфазным током промышленной частоты, и несколько вторичных обмоток.

Первичные обмотки W₁ располагаются на боковых стержнях трансформатора и состоят из двух частей, соединенных последовательно и создающих согласно действующие ампервитки. На среднем стержне имеются две или три обмотки. Обмотка W_в питается постоянным током и является обмоткой возбуждения. Обмотка W₃ служит для получения тока удвоенной частоты. На этом же среднем стержне может быть помещена третья обмотка W₄ для получения тока шестикратной частоты.

Кроме этого, на боковых стержнях располагаются вторичные обмотки также состоящие из двух последовательно соединенных частей.

При наличии постоянного тока в обмотке возбуждения в сердечнике создается магнитный поток определенного направления. При протекании по первичной обмотке переменного тока частота в боковых стержнях и ярмах создается поле , меняющееся во времени по величине и по направлению. Наложение полей и друг на друга приводит к неравенству потоков в правом и левом стержнях в отдельные моменты времени и к наведению в обмотке напряжения U₂ при частоте аналогично, как и в обычном трансформаторе.

Магнитный поток, проходящий по среднему стержню, будет создаваться суммой потоков, проходящих по правому и левому стержням. При этом, если в какой-нибудь момент времени магнитный поток в правом стержне будет определяться алгебраической суммой ампервитков, создаваемых постоянным и переменным током, то в левом стержне он будет определяться алгебраической разностью этих ампервитков. В результате одному периоду изменения потоков в правом и левом стержнях будет соответствовать два периода изменения потока в среднем стержне.

Так как этот поток сцепляется со всеми обмотками среднего стержня, то в них возникает несинусоидальная ЭДС двойной частоты.

Основной гармоникой этой ЭДС будет гармошка частоты . Кроме нее, в общем случае, в кривой ЭДС будут содержаться гармоники частот, кратных . Надлежащим подбором насыщения магнитной системы можно влиять на относительное значение всех гармоник ЭДС обмоток среднего стержня.

Обмотки W₁ и W₂ всех трех трансформаторов могут быть соединяемы в звезду или треугольник, образуя при этом трехфазные системы обмоток. Обмотки W₃ соединяются в звезду. Обмотки возбуждения всех трех трансформаторов соединяются последовательно. Обмотки W₄ также соединятся последовательно.

При таком состоянии обмотки W₃ образуют трехфазную симметричную систему напряжений двойной частоты. Гармоники частоты в линейном напряжении обмоток W₃ будут отсутствовать, так как по отношению к частоте они являются гармоникой утроенной частоты.

В обмотках возбуждения W_в и W₄ ЭДС двойной частоты в результате суммирования трех ЭДС, сдвинутых на 120°, исчезают и остаются только гармоники частоты и кратной ей.

В обмотке возбуждения ток шестикратной частоты можно уничтожить включением в цепь небольшой дроссельной катушки, а от обмоток W₄ можно получить ток частоты при напряжении, равном сумме напряжений гармоники всех трех трансформаторов.

Напряжения вторичных обмоток W₂, W₃ и W₄ не зависят друг от друга и определяются числами витков соответствующих обмоток. При этом напряжения обмоток повышенной частот могут плавно регулироваться от нуля до максимума путем изменения величины тока возбуждения, т.е. насыщения магнитной системы трансформатора.

Устройство для преобразования частоты, состоящее из трех однофазных многообмоточных трансформаторов с трехстержневыми сердечниками, на каждом из крайних стержней которых расположены соединенные, соответственно, последовательно половины первичной и вторичной обмоток основной частоты, а на среднем стержне обмотка подмагничивания, отличающееся тем, что на средних стержнях трансформаторов расположены также две обмотки повышенных частот, одна группа которых, с целью получения трехфазной системы двойной частоты, соединена звездой, а вторая - для получения однофазного напряжения шестикратной частоты - открытым треугольником.