Ферромагнитный умножитель частоты многофазного переменного напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02M5/16 

(5) ФЕРРОМАГНИТНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ МНОГОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к электромашиностроению, и может быть использовано в качестве источника питания электропотребителей повышенной частоты тока.

Сушествует ферромагнитный умножитель частоты I, содержаший парные трехфазные трансформаторы с обмотками: входной, выходной и самоподмагничивания, а также магнитные перемьшки с обмотками постоянного тока. В этом умножителе частоты соответствуюш.ие пары фазных обмоток самоподмагничивания включены между собой встречно через конденсатор, в результате чего по обмоткам начинает протекать ток двенадцатой гармоники,необходимой для осуществления рабочего процесса.Этот ток трансформируется в выходную обмотку. Условия создания тока двенадцатой гармоники в фазах выходных обмоток приводят к протеканию его через нагрузку. Это приводит к вредным явлениям при двигательной нагрузке: повышению нагрева корпуса электродвигателей; увеличению потребляемого тока электродвигателей; уменьшению пускового и максимального моментов электродвигателей.

Известен другой ферромагнитный умножитель частоты 2, содержащий парные трехфазные трансформаторы с обмотками, входной, выходной, самоподмагничивания, магнитные перемычки с обмоткой постоянного тока, а также сглаживающие обмотки тока двенадцатой гармоники в выходной цепи, расположенные на отдельном дросселе.

Однако в этом умножителе частоты появляется дополнительный элемент-дроссель, что приводит к усложнению конструкции.

10 Кроме того, при малых мощностях умножителя частоты (до 2-х кВА) масса этого дросселя начинает заметно влиять на общую массу умножителя.

Прототипом данного предложения является ферромагнитный умножитель частоты

15 многофазного переменного напряжения, содержащий в каждой фазе выходной цепи сглаживающие обмотки двенадцатой гармоники и выполненные с магнитными перемычками два парных трансформатора, на стерж2Q нях каждого из которых распо.пожены входные и выходные обмотки и обмотки самоподмагничивания, а на магнитных перемычках - обмотки постоянного тока, причем входные обмотки одного ферромагнитного

элемента включены попарно-согласно и соединены в звезду, а другого - в треугольник, обмотки постоянного тока обоих ферромагнитных элементов соединены последовательно и подключены к источнику постоянного тока, обмотки самоподмагничивания включены попарно-встречно и в каждой фазе зашунтированы конденсатором, а выходные обмотки включены попарно-встречно, соединены в треугольник и в каждой фазе включены последовательно с соответствующей сглаживающей обмоткой двенадцатой гарМОНИКИ 2 .

Однако, как указывалось выще, это устройство сложно и имеет плохие массо-габаритные показатели.

Целью изобретения является упрощение устройства и улучщение массо-габаритных показателей.

Указанная цель достигается тем, что в ферромагнитном умножителе частоты многофазного переменного напряжения, содержащем в каждой фазе выходной цепи сглаживающие обмотки двенадцатой гармоники и два ферромагнитных элемента, каждый из которых состоит из двух выполненных с магнитными перемычками парных трансформаторов, на стержнях каждого из которых расположены входные и выходные обмотки, и обмотки самоподмагничивания, а на магнитных перемычках - обмотки постоянного тока, причем входные обмотки одного ферромагнитного элемента включены попарносогласно и соединены в звезду, а другого - в треугольник, обмотки постоянного тока обоих ферромагнитных элементов соединены последовательно и подключены к источнику постоянного тока, обмотки самоподмагничивания включены попарно-встречно и в каждой фазе зашунтированы конденсатором, а выходные обмотки включены попарно-встречно, соединены в треугольник, и в каждой фазе включены последовательно с соответствующей сглаживающей обмоткой двенадцатой гармоники, указанные сглаживающие обмотки двенадцатой гармоники расположены на соответствующих двух магнитных перемычках по три на каждой из них.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема ферромагнитного умножителя частоты; на фиг. 2 - представлено пространственное изображение магнитопровода одного элемента.

Умножитель частоты состоит из двух ферромагнитных элементов. Каждый ферромагнитный элемент содержит два трехфазных трансформатора, например Т-, и Tj . Сердечники парных трансформаторов соединены магнитными перемычками МП.

На каждом сердечнике расположены входные обмотки W, самоподмагничивания We и выходные обмотки Wz- Входные обмотки W соединены попарно-согласно. Обмотки самоподмагничивания We и выходные W г соединены попарно-встречно.

Входные обмотки W одного элемента соединены в «звезду, а другого - в «треугольник.

Обмотки самоподмагничивания We. ло фазам соединены в разомкнутый «треугольник, причем параллельно каждой фазе включены конденсаторы С j, С 2, С з- Выходные обмотки по фазам соединены в «треугольник. Последовательно с каждой фазой выходных обмоток W 2. включены сглаживающие обмотки WCQ, которые расположены на двух магнитных перемычках, образующих с двумя прилегающими сердечниками магнитный контур.

Обмотки Wd намагничивания постоянным током расположены на всех двенадцати магнитных перемычках двух ферромагнитных элементов.

Работа ферромагнитного умножителя частоты происходит следующим образом.

Входное трехфазное напряжение за счет схемы соединения входных обмоток W-t преобразуется в двенадцатифазное. Под воздействием постоянного тока обмотки Wd происходит периодическое насыщение сердечников. Обмотки Wt самоподмагничивания каждой фазы охватывают четыре сердечника, два из которых насыщены, а другие два ненасыщены. Суммарная ЭДС обмотки We содержит четвертую и двенадцатую гармоники. При замыкании обмоток We на конденсаторы Ci, С 2, Сз создаются цепи для токов этих гармоник, что обеспечивает протекание устойчивого рабочего процесса умножителя частоты. Так как выходные обмотки Wj по фазам имеют такое же соединение, как и обмотки Wjv, то в них также наряду с выходной частотой наводится ЭДС двенадцатой гармоники.

Условия возникновения ЭДС двенадцатой гармоники в выходной обмотке Wj.. создают возможность замыкания ее тока через нагрузку. Если в качестве нагрузки используют электродвигатели, то протекание тока двенадцатой гармоники приводит к дополнительному нагреву электродвигателей и снижению их пускового максимального момента. В прототипе для запирания токов двенадцатой гармоники в выходной цепи используют выходной дроссель.

Однако наличие дополнительного выходного дросселя приводит к усложнению конструкции умножителя частоты и увеличению его массы.

Сущностью данного изобретения является расположение сглаживающих обмоток WCQ на магнитных перемычках, по три на каждой. Сами же обмотки включают в каждую из трех фаз выходных обмоток W.

На фиг. 2 показан пример расположения сглаживающих обмоток на магнитных перемычках. Здесь каждая обмотка разбивается на две половины и размещается на нижней и верхней магнитных перемычках магнитного контура. Делается это с целью уменьщения рассеяния потока двенадцатой гармоники. Половины обмоток WCQ собдиняют между собой встречно, что обеспечивает сложение потока двенадцатой гармоники, создаваемого каждой половиной обмотки.

При протекании тока нагрузки в сглаживающих обмотках WCQ будет создаваться падение напряжения только ЭДС двенадцатой гармоники. Это происходит в связи с teM, что двенадцатая гармоника имеет нулевую последовательность. Поэтому на магнитных перемычках будет происходить сложение потоков двенадцатой гармоники, создаваемых каждой обмоткой WCQ . обеспечивая тем самым запирание тока двенадцатой гармоники.

Векторы ЭДС четвертой гармоники повернуты под 120°, в связи с чем результирующий поток этой гармоники на магнитных перемычках равен нулю. В результате этого в обмотках We о будет отсутствовать падение напряжения четвертой гармоники.

Чтобы избежать вытеснения потока двенадцатой гармоники из магнитной перемычки, ее делают щихтованной. Благодаря тому, что постоянный магнитный поток проходит в центре магнитопровода, а поток двенадцатой гармоники - по периферии, насыщения этого потока в магнитной перемычке не произойдет, и падение напряжения двенадцатой гармоники в сглаживающих обмотках обеспечит достаточное запирание тока этой гармоники в цепи нагрузки.

/ Формула изобретения

Ферромагнитный умножитель частоты многофазного переменного напряжения, содержащий в каждой фазе выходной цепи сглаживающие обмотки двенадцатой гармоники и два ферромагнитных элемента, каждый из которых состоит из двух выполненных с магнитными перемычками парных трансформаторов, на стержнях каждого из которых расположены входные и выходные обмотки, и обмотки самоподмагничивания, а на магнитных перемычках - обмотки постоянного тока, причем входные обмотки одного ферромагнитного элемента включены попарно-согласно и соединены в звезду, а другого - в треугольник, обмотки постоянного тока обоих ферромагнитных элементов соединены последовательно и подключены к источнику постоянного тока, обмотки самоподмагничивания включены попарно-встречно и в каждой фазе зашунтированы конденсатором, а выходные обмотки включены попарно-встречно, соединены в треугольник, и в каждой фазе включены последовательно с соответствующей сглаживающей обмоткой двенадцатой гармоники, отличающийся тем, что, с целью упрощения и улучшения массо-габаритных показателей, указанные сглаживающие обмотки двенадцатой гармоники расположены на соответствующих двух магнитных перемычках по три на каждой из них.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР .№ 655045, кл. Н 02 М 5/16, 1977.