Трехфазный утроитель частоты Советский патент 1982 года по МПК H02M5/16 

Изобретение относится к электротех нике, в частности к статическим регулируемым ферромагнитным преобразовате лям частоты. Известен утроитель частоты, содер жащий магнитопровод, на стержнях кот рого расположены первичные, вторичны обмотки а также обмотки подмагничивания постоянным током Cl . Недостатком этого устройства частоты является недостаточная возможность регулирования выходного напряжения и значительные массо-габаритные показатели. Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный утроитель частоты, содержащий магнитопровод, на трех средних стержнях которого распо ложены первичные обмотки, соединенные в звезду и три вторичные обмотки, соединенные в разомкнутый тре-г угольник, а на крайних стержнях размещены обмотки подмагничивания постоянным током 2. Недостатком этого устройства является сложность его конструкции (требуется три броневые сердечника и три .обмотки, каждая из которых охватывает по три стержня разных магнитопроводов), что обусловливает сло ную технологию Т1зготовления утроителя, особенно на большие мощности. Другое следствие этого недостатка ухудшение условий охлаждения обмотки и магнитопроводов благодаря тому, что доступ охлаждающей среды к внутренним обмоткам и средним стержням затруднен, что имеет особое значение при больших мощностях. Другой недостаток связан с появлением в. магнитном потоке сильных четных гармоник при наличии подмагничивания, что искажает форму выходного напряжения и ухудшает энергетические показатели процесса преобразования частоты. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет расширения диапазона регулирования выходного напряжения, получения сложных выходных характеристик в функции от подмагничивания, упрощение и улучшение условий охлаждения магнитопровода и обмоток. Указанная цель достигается тем, что трехфазный утроитель, частоты, содержащий магнитопровод, на трех средних стержнях которого распсшс жены первичные .-.обмотки, соединенные в звезду, и три вторичные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, а на крайних стержнях размещены обмотки подмагничивания постоянным то ком, выполнен плоским оемистержневым на четырех крайних стержнях которог расположены дополнительно введенные вторичные оомотки, соединенные попа но последовательно-согласно и подкл ченные к основным вторичным обмоткам последовательно, причем одна из пар дополнительных обмоток соединена с основными Обмотками согласно, другая пара - встречно, а обмотки подмагничиваяия на каждой паре крайних стержней соединены последовательновстречно. На чертеже представлена схема утроителя. Устройство содержит стержни плоской семистержневой магнитной систеfei 1-7, первичные обмотки 8-10, соединенные в звезду, и основные вторич ные обмотки 11-13, соединенные в разомкнутый . треугольник, дополнительные вторичные обмотки 14 и 15,соединенные последовательно согласно как между собой, так и с основными обмотками 11-13, дополнительные вторичные обмотки 16 и 17, соединенные между собой последовательно-согласно а с основными вторичными обмотками последовательно-встречно, обмотки IS 21 подмагничивания крайних стержней соединенные попарно последовательновстречно дпя исключения попадания переменной .составляющей в цепи подмагничивания. Трехфазный утроитель частоты работает следующим образом. Выходное напряжение утроителя име ет две составляющие (нерегулируемую и регулируемую). Нерегулируемая составляющая выходного напряжения форьдаруется, как обычно, в утроителях Спинелли на зажимах разомкнутого тре угольника, образованного основными вторичными обмотками 11-13. Регулируемая составлякщая формируется из напряжений дополнительных вторичных обмоток14-17. При отсутствии подмагничивания суммарный магнитный поток третьей гармоники, выходя из средних стержней 3-5, в равной мере распределяется между крайними (1,2, 6,7) стержнями,.наводя в их обмотках равные по величине ЭДС. Поскольку пары обмоток 14-17 вклю чены по отношению друг к другу встре но, регулируемая составлякзщая вторич ного напряжения равна нулю. Выходное напряжение в этом случае равно нерегулируемой составляющей. При подмагничивании одной пары крайних стержней, например 1 и 2, суммарный магнитный поток третьей гармоники, выходящий из средних стер ней 3-5, неравномерно распределяется между стержнями 1 и 3 с одной стороны, и 6 и 7 с другой стороны. Чем сильнее подмагничйваются стержни 1 и 2 , тем меньше часть потока третьей гармоники замыкается через них, тем меньше ЭДС наводится в дополнительных вторичных обмотках 14 и 15. Наоборот, чем сильнее подмагничйваются стержни 1 и 2, теь большая часть потока третьей гармоники замыкается через стержни б и 7, тем большая ЭДС наводится в дополнительных обмотках 16 и 17. Поскольку обмотки 16 и 17 включены встречно с основными обмотками 11-13, то с увеличением подмагничивания стержней 1 и. 2. выходное напряжение утроителя уменьшается. Если же подмагничивают стержни 6 и 7, то выходное напряжение растет, Таким образом, выходное напряжение утроителя содержит две составляющие нерегулируемую (формируется на обмотках 11-13.) и регулируемую (формируется на обмотках 14-17), которая изменяет свою величину от О до максимальной, а фазу - на 180°. Соотношение чисел витков основных и дополнительных вторичных обмоток можно выбрать любым. Следовательно, соотношение между регулируемой и нерегулируемой составляющими выходного напряжения может быть установлено любым. Это обстоятельство указывает на возможность получения различных выходных характеристик утроителя в функции подмагничивания, на расширение диапазона регулирования, т.е. имеет место расширение функциональных возможностей устройства. Возможен другой вариант устройства, который отличается тем, что в нем отсутствуют основные вторичные обмотки 11-13. В таком утроителе величина выходного напряжения содержит только регулируемую составляющую и изменяется от О до максимальной, а его фаза может меняться на . Преимущества предлагаемого устройства обусловлены его более простой для изготовления конструкцией, содержащей один плоский магнитопровод. Здесь отсутствуют обмотки, охватывающие по нескольку стержней, что также упрощает технологию сборки устройства, особенно при больших мощностях, когда применение разрезных витых подковообразных магнитопроводов со шлифованными торцами невозможно. Шихтовка плоского магнитопровода предлагаемого утроителя аналогична шихтовке трехчетырех- и пятистержневого магнитопровода обычных силовых трансформаторов и является операцией достаточно простой и отработанной. Другое важное преимущество предлагаемого гутроителя - улучшение услоВИЯ охлаждения магнитопровода и обмоток, за счет лучшего доступа охлажг дающей среды (воздуха, масла) к сред ним стержням и внутренним обмоткам. Кроме того, за счет подмагничивания только боковых стержней улучшаются форма выходного напряжения и энергетические показатели. В изобретении осуществляется плавное регулирование величины выходного напряжени и его полярности. Поскольку выходное напряжение утроителя содержит две составляющие (регулируемую и нерегулируемую) , соотношение между которыми может быть выбрано любым, выходные характеристики утроителя можно желаемым образом деформировать, рсу ществлять регулирование в более широ ком диапазоне, изменять фазу выходно го напряжения на 180°, т.е. имеет место расширение функциональных возможностей устройства. формула изобретения Трехфазный утроительп частоты, содержащий магнитопровод, на трех средних стержнях которого расположены первичные обмотки, соединенные в звезду, и три вторичные обмотки, сое диненные в разомкнутый треугольник. а на крайних стержнях разкющены обмотки поДмагничивания постоянным током, чающийся тем, что,, с целью расширения функциональных возьюжностей, упрощения и улучшения условий охлаждения, магнитопровод утроителя выполнен плоским семистержневым,на четырех крайних стержнях которого расположены дополнительно введенные вторичные обмотки, соединенные попарно последовательно-согласно и подключенные-к основным вторичным обмоткам последовательно, причем одна из пар дополнительных обмоток соединена с основными обмотками согласно, другая пара - встречно, а обмотки подмагничивания на каждой паре крайних стержней соединены последовательно-встречно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Internationale Zeitschrlft fur Е lektrowarme, 1965, 23. Ю, p. 455. 2.Бамдас A.M. и др. Ферромагнит ные умножители частоты. М., Энерги 1968, с.65.

я