Трехфазный статический феррорезонансный преобразователь частоты Советский патент 1983 года по МПК H02M5/16 

Изобретение относится к трехфазным статическим феррорезонансным преобразователям частоты, используемым в промышленной энергетике, где требуется напряжение пониженной частоты, например, при питании асинхронных двигателей для получения частот вращения в два и три раза меньше номинальной, для питания сварочных машин, силовых цепей автоматики, размагничивающих устройств и т.д.

Известен ферромагнитный делитель частоты 50/25 Гц с трехфазным входом и трехфазным выходом, состоящий из трех однофазных делителей частоты с подмагничиванием. Их первичные обмотки соединены по схеме треугольник и подключены к сети.

Вторичные обмотки соединены либр по схеме звезда, либо по схеме треугольник. На выходе делителя включен треугольник конденсаторов воз.бyждeнияtll

Недостатками этого делителя являются довольно высокие массогабаритные показатели (50 кг/вВт), а также получение выходного напряжения лишь одной частоты.

Известен также трехфазный статический ферроресонансный преобразователь пониженной частоты 50/16, 67 Гц с трехфазным магнитопроводом силового элемента, в котором первичные обмотки соединены по схеме звезда с выведенной к сети нулевой точкой, а вторичные, также соединенные по схеме звезда, подключены к потребителю. Силовая цепь содержит силовые элементы, конденсаторы и линейные дроссели, электрически связанные между собой так, что они образуют в каждой фазе последовательный феррорезонансный контур, в котором возбуждаются субгармонические колебания тре 5 тьего порядкаС2.

Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный статический феррорезонансный преобразователь частоты, содержащий блок делителя частоты в два раза, включающий три однофазных делителя частоты в два раза с самоподмагничиванием, на магнитопроводах KOTOIXJX расположены первичные обмотки, соединенные ho охеме треугольник, вторичные - по схеме звезда и обмотка возбуждения,. и первую группу конденсаторов, сое- диненных в звезду и подключенных к обмотке возбуждения, блок делителя частоты в три раза, включающий три однофазных делителя частоты в три раза, каждая из первичных обмоток которых образует последовательную цепочку с конденсатором и дросселем и все указанные цепочки объединены в звезду, соединенную с выводами дл подключения трехфазного источника питания с нулевым.выводом, а вторич ные обмотки соединены в звезду, и вторую группу конденсаторов, включенную параллельно первой группеС2 Недостаток этого преобразователя состоит в том, что он не обеспечивает широкого диапазона частот выхо ного напряжения, а так же имеет выс кие массогабаритные показатели. Целью изобретения является расши .рение диапазона .частот выходного на пряжения и уменьшение массогабаритных показателей. Поставленная цель достигается те что в трехфазном статическом феррор зонансном преобразователе частоты, содержащем блок делителя частоты .в два раза, включающий три однофазных делителя частоты в два раза с самоподмагничиванием, на магнитопроводах которых расположены первичные обмотки, соединенные по схеме треугольник, вторичные - по схеме звезда и обмотка возбуждения, и первую группу конденсаторов, соединенных в звезду и подключенных к об мотке возбуждения, блок делителя частоты в три раза, включающий три однофазных делителя частоты в три раза, каждая из первичных обмоток которых образует последовательную цепочку с конденсатором и дросселем и все указанные цепочки объединены в звезду, соединенную с выводами для подключения трехфазного источника питания с нулевым выводом,а втрричные обмотки соединены в звезду , и вторую группу конденсаторов, включенную параллельно первой группе, магни опроводы указанных блоков делителей частоты объединены в вида двух сдвоенных Ш-образных сердеч ков, расположенных в двух параллель ных плоскостях причем, Кс1ждая из пе вичных и вторичных обмоток деталей час тоты в два раза охватыв.ает по одному со ответствующему центральному стержню магнитопроводов, обмотка возбуждени выполнена в виде части витков втори ных обмоток делителей частоты в два раза, а- первичная и вторичная обмот ки каждой из трех фаз делителей час тоты в три раза охватывают оба центральных стержня магнитопроводов На фиг.1 показан силовой элемент (магнитопровод) трехфазного статического феррорезонансного преобразователя, на фиг.2 - электрическая схема преобразователя частоты для питания асинхронных двигателей токами частоты 50,25 и 16,67 Гц. Силовой элемент (магнитопровод) трехфазного статического феррорезо- нансного преобразоват.еля выполнен в виде двух сдвоенных Ш-образных сердечников 1 и 2, расположенных в двух параллельных плоскостях, с магнитной перемычкой 3, на которых расположены первичная обмотка 4 делителя частоты в три раза, обмотка 5 (возбуждения делителя частоты в два раза, часть витков которой.образует вторичную обмотку делителя частоты в два раза, первичная обмотка 6 делителя частоты в два раза и вторичная обмотка 7 делителя частоты в три раза. Преобразователь содержит, три силовых элемента (фиг.1) 8, 9 и 10, на стержнях кото1 лх расположены обмотки блока делителя частоты в два раза и обмотки блока делителя частоты в три раза. Блок делителя частоты в два раза состоит из трех однофазных делителей частоты в два раза с самоподмагничиванием. Их обмотки распределены на шести стержнях трех объединенных магнитопроводов таким образом, что потоки, создаваемые на каждой паре сердечников, направлены встречно. Первичная обмотка 11 каждого силового элемента со.единена в треугольник таким образом, что последовательно между двумя витками, распределенными на двух соседних стержнях, включены диоды 12, 13 и 14. Конденсаторы 15, 16 и 17, образующие первую группу, подключены к обмотке 5 возбуждения по схеме треугольник, а сама обмотка возбуждения соединена с выходными выводами 18, 19 и 20. Вторичная обмотка 21 соединена в звезду. Порядок чередования фаз на выходе фиксированный. Блок делителя частоты в три раза состоит из трех однофазных делителей частоты в три раза. Их первичные 22 и вторичные 23 .обмотки охватывают два центральных стержня в каждом из объединенных магнитопроводов. Первичная обмотка 22, соединенная последовательно с конденсаторами 24, 25 и 26, дросселями 27., 28 и 29 в звезду, подключена к питающей сети с нулевым выводом. Вторичная обмотка 23 соединена по схеме звезда. Конденсаторы 24,25 и 26 образуют вторую группу, включ°енную параллельно первой группе конденсаторов. Обмотка 5 возбуждения и диоды 12, 13 и 14 при-работе блока делителя частоты в три раза не используются. В этом режиме в преобразователе предусмотрено автоматическое пусковое устройство (АПУ) 30. Креме того, преобразователь содержит релейно-контакторную аппаратуру для переключения режимов работы силовой схемы на питание потребителя токами частоты 50, 25, 16, 67 Гц, включающую кнопки включения 31 и отключения 32 преобразователя, катуш ки пускателей 33-57 с контактами, реле. 58 и 59 и рубильник 60. Устройство работает следующим образом.. В качестве нагрузки используется асинхронный двигатель. Для работы асинхронного дйигателя с нормальной частотой вращения ротора необходимо включить рубильник 60 и отключить кнопку 32. При этом получает питание катушка пускателя 33 и нагрузка двигателя подключается к сети промыишенной частоты. Включение асинхронного двигателя на частоту вращения п/2, где п - час тота напряжения питающей сети, произ водится следующим образом.Включается кнопка 32, получает питание катуш ка пускателя 34, через силовые контакты пускателя к двигателю подводит ся напряжение частоты 25 Гц. Последовательно с контактами пускателя 32 включены контакты пускателя 36, кату ка которого попадает под напряжение при замкнутом рубильнике 60, через нормально/замкнутые контакты реле 58 Включается кнопка 31, пускатели , 45, 52, 41, 49 и 56 расшунтируют омотки 11 силовых элементов, подключая их совместно с диодами 12, 13 и 14 к сети 50 Гц. Пускатели 39, 46, 53, 42, 50 и 57 подключают вторичные обмотки 21 совместно с обмотками 5 возбуждения и конденсаторами 15, 16 и 17 к контактам пускатег f. ля 3 6. Для питания двигателей напряжение частоты 16, 67 Гц отключают кнопку 31. Через кномку 61 получает пита ние АПУ, которое осуществляет пуск блока делителя частоты в три раза с помощью реле 59, которое управляет катушками 37, 44, 51, 40, 48 и 55. Через их контакты формируется трехфазная силовая цепь преобразователя содержащая первичные обмотки 11 сило вых элементов, линейные дроссели 27 28 и 29 и параллельно соединенные ко денсаторы 24 и 15, 25 и 16, 26 и 17 Вторичные обмотки 23 в режиме преобразования частоты 50, 16, 67 Гц че рез нормально замкнутые контакты . пускателей 39, 46, 53, 42, 50 и 57 подсоединены к контакторной группе пускателя 35, Контакты пускателя включаются после окончания отработк пусковой операции АПУ, через промеж точное реле 58. Включается кнопка 3 и через контакты пускателя 34 асинх ронный двигатель получает питание напряжением частоты 16,67 Гц т.е. п/3. Статический феррорезонансный преобразователь частоты имеет расширенный диапазон частоты выходного напряжения и обладает улучшенными массогабаритными показателями. Формула изобретения Трехфазный статический феррорезонансный преобразователь частоты, содержащий блок делителя частоты в два раза, включающий три однофазных делителя частоты в два раза с самоподмагничиванием, на магнитопроводах которых- расположены первичные обмотки, соединенные по схеме треугольник, вторичные по схеме звезда и обмотка возбуждения, и первую группу конденсаторов, соединенных в звезду и подключенных к обмотке возбуждения, блок делителя частоты в три раза, включаюпщй три однофазных делителя частоты в три раза, каждая из первичных обмоток образует последовательную цепочку с конденсатором и дросселем, и все указанные цепочки объединены в звезду, соединенную с выводами для подключения трехфазного источника питания с нулевым выводом, а вторичные обмотки соединены в звезду, и вторую группу конденсаторов, включенную параллельно первой группе, о т л и ч а ю-, щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона частот выходного напряжения и уменьшения массогабаритных показателей, магнитопроводаа указанных блоков делителей частоты объединены в виде двух сдвоенных Ш-образных сердечников, расположенных в двух параллельных плоскостях, причем каждая из первичных и вторичных обмоток делителей частоты в два раза охватывает по одному соответ- . ствующему центральному стержню магнитопроводов, обмотка возбуждения выполнена в виде части витков вторичных обмоток делителей частоты в два раза, а первичная и вторичная обмотки каждой из трехфаз делителей частоты в три раза охватывают оба центральных стержня магнитопроводов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бамдас A.M. и др. Ферромагнитные делители частоты. М., Энергия, 1967, с.112. 2.Авторское свидетельство СССР № 785933, кл. Н02 М 5/16, 1980.