Трансформаторный преобразователь числа фаз с вращающимся магнитным полем

Союз Советскиа Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ- (22) Заявлено 27. 07. 77 Р 1) 2512334/24-07с присоединением заявки ЙоКз Н 02 К 47/30 Н 02 М 5/32 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(23) Приоритет Опубликовано:111,80 бюллетень 4 о 42 Дата опубликования описания 15.11,80(72) Авторы изобретения Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственный институтФ(54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧИСЛА ФАЗ С ВРАЩМХЦИМСЯ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ 1Изобретение относится к области электриФикации сельского хозяйства, железнодорожного транспорта и других отраслей народного хозяйства, Оно предназначено для симметрирования однофаэных нагрузок (сварочные трансформаторы, индукционные печи, коммунально-бытовая нагрузка и др.) и для питания трехфаэных .электродвигателей и других электроустановок от однофазных электрических сетей при работе в режиме преобразования однофаэного тока в трехфазный.УИзвестны преобразователи числа Фаз с вращающимся магнитным полем, выполненные. в виде трехфазных синхронных генераторов, приводимых во вращение от посторонних электродвигателей, концы двух Фаэ обмоток статоров которых соединены в общую точк, к образовавшимся таким образом двум зажимам обмоток статора подключен однофаэный источник напряжения (однофаэная нагрузка) , а к началам трех фаз этих обмоток подсоединена трехфазная нагрузка (трех- фазный источник напряжения), используемые в различных областях электротехники 1(. 2Известны также трансформаторныепреобразователи числа фаэ с вращающимся магнитным полем; выполненныев виде асинхронного двигателя с 5 заторможенным ротором 21,Для поддержания симметрии токовв трехфазной цепи при изменениивеличины нагрузки и ее коэффициентамощности, в этих преобразователях 10 необходимо изменять угол поворотаобмотки ротора относительно обмотки статора или изменять величинуемкости и индуктивности, включенныхв цепь обмотки ротора при неподвиж ном роторе. Симметрирование токовтрехфазной цепи изменением угла поворота ротора значительно усложняет конструкцию преобразователя приавтоматизации процесса симметрирова 26 ния, не позволяет существенно уменьшить воздушный зазор и улучшить еготехнико-экономические показатели.Симметрирование же токов трехфазнойцепи путем применения регулируемых 25 конденсаторных батарей и дросселейприводит к значительному увеличениюсуммарной установленной. мощностипреобразователя.Целью настоящего изобретения яв ляется упрощение конструкции преобразователя и повышение надежностиего работы.укаэанная цель достигается тем,чтб в известном трансформаторномреобразователе числа фаз с вращающимся магнитным пблем, выполненном .в виде трехфазного асинхронного двигателя с фазным заторможенным ротором, к выходным зажимам обмотокстатора которого включена нагрузка,а входные зажимы обмоток статора и .ротора подключены к сети, для автоматического симметрирования однофазной нагрузки (однофазного источниканапряжения) последовательно с обмоткой ротора включен управляемыйвыпрямитель-инвертор.На фиг,1 изобраена схема трансформаторного преобразователя трехфазного тока в однофазный; на фиг.2 схема преобразователя однофазноготока в трехфазный; на Фиг.З - зависимости величины напряжения и его начальной Фазы, подводимого к обмоткам ротора, от тока нагрузки длясхемы,Трансформаторный преобразовательчисла фаз с вращающимся магнитнымполем (фиг.1 и Фиг.2) содержит статор с трехфазной обмоткой 1, к концамкоторой подключена нагрузка 2, иротор с трехфазной обмоткой 3. Обмотка ротора, соединенная звездой,подключается через выпрямитель 4 иинвертор 5 к трехфазной (фиг.1) илиоднофазной (фиг.2) сети. Начала обмотки статора подключаются к сети.Преобразователь трехфазного тока в однофазный (фиг.1) работает врежиме симметрирующего устройстваследующим образом. К началам АЪ,обмотки статора 1 подводится от сетитрехфаэная система напряжений, на-пример, прямой последовательности,К обмотке ротора 3 подводится отинвертора 5 система напряжений обратной последовательности. Вращаю-,щимся магнитным полем ротора индуктируется в обмотке статора ЭДС по величине равной фазному напряжениюсети. При этом на концах обмоткистатора Х2 создается однофазное -напряженйе, равное устроенному значению Фазного напряжениясети. Если же обмотку фазы А статора включить наоборот, т.е. так, чтобы зажимы А, Х поменялись местами,то однофазное напряжение по величинебудет равно фазному напряжению сети,Для поддержаний симметрии системытоков в трехфазной сети при Изменении величины и характера однофазной нагрузки с помощью управляемоговыпрямителя-инвертора автоматическирегулируется фаза Ч ивеличина наРпряженияЦ на зажимах обмотки рото ра. Характер изменения Ч и Орот тока нагрузки 4 при соьР = 1,0 и 0,866представлен на графике (фиг.З).Принцип работы преобразователяоднофазного тока в трехфазный(фиг.2) заключается в следующем.Известно, что однофазное напряжениеЦ можно представить в виде суммысимметричных составляющих напряженийпрямой 0, и обратной 0 последовательностей, каждая из которых повеличине равна 1/3 от О, Если вращающимся магнитным полем ротораскомпенсировать составляющую напряжения, например, обратной последовательности, то на зажимах Д,Ъ,Собмотки статора образуется сймметрич ная трехфазная система напряженийпрямой последовательности.Для автоматического поддержаниясимметрии напряжений на выходе преобразователя с изменением однофаз ного напряжения Ц и создания трехфаз-.ной системы напряжений на зажимахобмотки ротора служит управляемыйвыпрямитель-инвертор. В схеме (фиг.2)с помощью выпрямителя-инвертора ре-.25 гулируется напряжение на зажимахобмотки ротора ЦР только по величинепри неизменной его начальной фазе РРМощность из сети к нагрузке передается только электрическим путем,т.е. через статор, Поэтому мощностьротора, определяемая токами намагничивания и потерями в нем, незначительна - не превышает 10 от номинальной мощности преобразователя.В связи с этим мощность выпрямителя-инвертора тоже мала, и поэтомуискаженный характер кривых токовв цепи ротора не оказывает существенного влияния на сеть, В этом одно 40 из преимуществ трансформаторногопреобразователя перед тиристорнымипреобразователямй числа фаз.Применение управляемого выпрямителя-инвертора в трансформаторномпреобразователе числа фаз с вращающимся магнитным полем для автоматического регулирования величинынапряжения и его фазы на зажимахобмотки ротора, по мощности не превышающей 10 от номинальной мощности преобразователя, позволяет упростить конструкцию и повысить надеж-ность работы преобразователя, таккак в этом случае исключается необходимость поворота ротора при регулировании симметрии токов трехфазной сети. В этом преобразователене требуются регулируемые симметрирующие элементы - конденсаторнаябатарея и дроссель, что позволяет 9 уменьшить габариты, массу и стоимость преобразователя.В связи с тем, что в преобразователе отпадает необходимость поворора ротора, воздушный зазор в нем 65 может быть выполнен минимальным, аэто приведет к снижению реактивноймощности намагничивания и рассеянияи повышению коэффициента мощностии КПД преобразователя.Формула изобретения5Трансформаторный преобразователь числа фаз с вращающимся магнитным полем, выполненный в виде трехфаз- ного асинхроннбго двигателя с фазным 10 заторможенным ротором, к выходным зажимам обмоток статора которого включена нагрузка, а входные зажимы обмоток статора и ротора подключены к сети, о т л и ч а ю щ и й с ятем, .что, с целью упрощения конструкции преобразователя и повыаения надежности его работы, последовательно с обмоткой ротора включенуправляемый выпрямитель-инвертор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 280633, кл. Н 02 М 5/00, 1969.,2. Милях А. Н. и др. Схемы симметрирования однофазных перегрузокв трехфаэных цепях, Киев. "Науковадумка", 1973, с. 125-130.ректор азарова иал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул Проектная, 4 г аз 9338/20 Тираж 783 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушск