Трехфазный умножитель частоты Советский патент 1981 года по МПК H02M5/16 

(54) ТРЕХФАЗНЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к статическим ферромагнитным устройствам,, служащим д.ля преобразования трехфазного тока одной частоты в трехфазный ток другой частоты, и может быть ис- пользовано в качестве источника питания током повышенной частоты. Известны трехфазные ферромагнитные умножители частоты в нечетное число раз, выполненные на магнитопроводе типа статора электрической машины, в пазы которого уложены трехфазные первичная и вторичная обмотки. Принцип действия известного умножителя частоты основан на получении вращающегося магнитного поля и генерации ЭДС высших гармоники. Недостаток известного устройства - сложная технология изготовления и увеличение расхода активных материалов в процессе изготовления. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату трехфазный утроитель частоты, выполненный на едином пятистержневом магнитопроводе с распределенными трехфазными синусными первичными и вторичными обмотками 2. Однако, поскольку все стержни магнитопровода находятся в одной плоскости, за счет различной длины магнитных силовых линий потоков, создаваемых обмотками, расположенными на различных стержнях, имеет место некоторая несимметрия выходных напряжений. Высокогабаритные показатели утроителя также неудовлетворительны, поскольку сечение стержней и ярем одинаково. Конструкция трехфазного утроителя частоты может быть использована для создания удевятерителя, если количество стержней увеличить до одиннадцати, но это приводит к еще большему увеличению веса, габаритов и резкой несимметрии выходных напряжений. Цель изобретения - уменьшение веса и габаритов устройства с -симметричным выходным напряжением. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном умножителе частоты, содержащем единый замкнутый магнитопровод с распределенными на нем трехфазйыни первичными и вторичными обмотками, соединенными в звезду, магнитопровод выполнен в виде полого цилиндра, основаниями которого служат два витых кольцеобразных ярма, а ПО образующим цилиндра иа одинаковом расстоянии друг от друга, установлены одиннадцать шихтованных стержней, причем сечение ярем в 1,5 раза меньше сечения стержней. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема обмоток умножителя; на фиг. 2 - трехфазный умножитель частоты, внешний вид; на фиг. 3 - очередность расположения стержней между ярмами; на фиг. 4 - векторная диаграмма намагничиваюших сил основной частоты, создаваемых первичной обмоткой. Ферромагнитный умножитель содержит магнитопровод в виде замкнутого полого цилиндра, по образующим которого установлено на одинаковом расстоянии друг от друга одиннадцать шихтованных стержней 1 - 11, в основаниях лежат два кольцеобразных витых ярма 12 и 13, расположенных соосно одно над другим. Первичная обмотка через зажимы 14- 16 подключена к сети, а вторичная через зажимы 17-19 - к нагрузке. На стержнях расположены катушки с витками первичных 20-40 и вторичных 41 - 61 обмоток умножителя (фиг. 1). Каждая фаза образована соединением витков катушек (фиг. 3). Устройство работает следующим образом. Первичная обмотка умножителя через зажимы 14-16 подключена к источнику синусоидального трехфазного тока с частотой 50 Гц Намагничивающие силы в стержнях 62-92, а следовательно, и магнитные потоки основной частоты (фиг. 4) образуют одиннадцатифазную симметричную систему. Величина намагничивающей силы выбрана таким образом, чтобы магнитная индукция стержней была 1,8-2т. В результате насыщения магнитные потоки стержней несинусоидальны и содержат все нечетные гармоники отсутствующие в токе. Сдвиг между гармоническими составляющими потока в соседних стержнях (фиг. 4) равен 2п q/11 (где q - порядковый номер гармонической составляющей) . Девятые гармоники потоков сдвинуты между собой на угол 2п q/11 и образуют симметричную систему напряжений. Кроме девятой основной гармоники на выходе 17-19 устройства (фиг. 4) имеют место гармоники 2 ll±q 2219 13;31, а низщие гармонические отсутствуют. Напряжение основной частоты на выходе равно нулю, что видно из векторной диаграмг мы (фиг. 4). Поток в стержнях (фиг. 3) представляет собой сумму потоков в ярмах и составляет для первой гармоники Фет 2 sin65° Фя 1,82Ф, поскольку угол сдвига между потоками соседних стержней (фиг. 2) составляет 2п 4/11 131°, по девятой гармонике Фет 2 51п48°Фя 1,5Ф«, так как угол сдвига 9-- 98°30 Это позволяет уменьщить сечение ярма в 1,5 раза по сравнению с сечением стержня. Уменьшение мае сы стали ярем приводит к уменьшению потерь и тока холостого хода. Поскольку в современных умножителях частоты стержни и ярма обычно одинакового сечения, а вес ярем составляет до 40% общего веса стали, то уменьшение сечения ярем в удевятерителе приводит к уменьшению веса всего устройства на 10-15% при симметрии выходных напряжений. Формула изобретения Трехфазный умножитель частоты, выполненный на едином замкнутом магнитопроводе, содержащий распределенные первичную и вторичную трехфазные обмотки, соединенные в звезду, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, веса и получения симметрии выходной системы напряжений, магнитопровод выполнен в виде полого цилиндра, основаниями которого служат два витых кольцеобразных ярма, а по образующим на одинаковом расстоянии друг от друга расположены одиннадцать шихтованных стержней, причем сечение ярем в 1,5 раза меньше сечения стержней. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 615575, кл. Н 02 М 5/16, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 481971, кл. Н 02 М 5/16, 1975.

игЛ