Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

(191 (11) 2 504 Н 0 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ м.суммарводит к значительтоков, 2 ил. е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВ(56) Авторское свидетельство СССР Р 1115178, кл. Н 02 М 5/14, 1981, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОДНОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ТРЕХФАЗНОЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вспомогательного оборудова" ния с питанием переменным токо Цель изобретения - уменьшение ной установленной мощности, а также улучшение формы выходного напряжения путем уменьшения несимметрии и модулей.выходных токов, возникающих при работе в режиме холостого хода электродвигателя, используемого в качестве нагрузки. В режиме холостого хода при случайном отключении электродвигателя срабатывает дополнительно введенный трехфазный автоматический выключатель 11, включающий электромагнит с многовитковой обмоткой 12, подключенной через резистор 13 к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9. При обрыве в цепи. резистора 10 цепь выключателя 11 не обрывается, что обеспечИвает отключение преобра зователя от сети. В режиме холостого тока с помощью дополнительно введенного блок-реле 14 осуществляется от" ключение части конденсаторов б. Переход от малой нагрузки к холостому ходу не вызывает заметного повышения а напряжения на вторичной обмотке дифференциапьного трансформатора, а отключение части конденсаторов б при холостом ходе электродвигателя при-,(Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано вкачестве вспомогательного оборуцования с питанием переменным током иявляется усовершенствованием устройства по авт. св. Ф 1115178.Цель изобретения - уменьшение суммарной установленной мощности, атакже улучшение формы выходного напряжения путем уменьшение несимметриии модулей выходных токов, возникающих при работе в режиме холостогохода электродвигателя, используемогов качестве нагрузки. 15На фиг.1 дана принципиальная схема преобразователя на фиг.2 - принципиальная схема блок - реле с торможением,Преобразователь (фиг. 1) имеет 20входные выводы 1 и 2, которые являются общими с соответствующими 1 и/вторыми 2 выходными выводами, Автотрансформатор 3, подсоединенный своим понижающим выводом к выводу 2 25"Вход - выход", имеет ближайший промежуточный вывод 4 и повышающий вывод 5. Между выводом 4 автотрансфор"матора и выводом 1 ГВход-выход" ).подключена батарея конденсаторов 6, 30а к повышающему выводу 5 подсоединентретий выходной вывод 7 для соответ-.ствующей фазы нагрузки 8, Дифференциальный трансформатор 9 имеет двепервичные обмотки, подсоединенные содинаковой полярностью: одна междувыводами 4 и батареей конденсаторов6, а другая - между выводами 5 автотрансформатора 3 и выводом 7 для под.ключения третьей фазы нагрузки 8. Квторичной. обмотке трансформатора 9подсоединен резистор 10,Кроме того, на входе преобразователя включены две фазы автоматического выключателя 11 у которого Расцепитель третьей фазы имеет многовитковую обмотку 12, подключенную черезрезистор 13 к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9, ккоторой также подключен тормознойвход блок - реле 14, рабочий входкоторого соединен с трансформатором15 тока. Выходной размыкающий ключ16, принадлежащий блок - реле 14,подсоединен последовательно с частьюконденсаторов 6. Конденсатор 17 неотводится к предлагаемому устройству и потому его подсоединение показано пунктиром, Подсоединение конденсатора 17 для совместной работы с предлагаемым устройством целесообразно во многих частных случаях, например, когда у электродвигателя, используемого в качестве нагрузки, угол сопротивления нагрузки, при которой желательна полная симметрия токов, равенр,= 45. Если же упомянутый угол сопротивления на" грузки выбрать, например, 30 , то совместная работа предлагаемого устройства с конденсатором 17 не является целесообразной, Через вы ". ходной замыкающий ключ 18, принадлежащий блок - реле 12, резистор 19 подсоединен между понижающим выводом 2 и повышающим выводом 5 авто- трансформатора 3.Блок - реле 14 может содержать (фиг,2) диодно-резисторный выпрямитель 20, схема которого выполнена так, что его вход можно подсоединить к вторичной обмотке трансформатора 15 тока или (при других пара-, метрах элементов) непосредственно в разрыв провода без трансформатора тока.Блок - реле 14 содержит также выпрямитель 21, вход которого подсоединен к вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9, а к выходу через резистор 22 подсоединена тормозная обмотка токового (электромагнитного или поляризованного) реле 23. Рабочая обмотка реле 23 подключена к выходу выпрямителя, причем параллельно каждой из обмоток реле 23 подсоединены органичивающие полупроводниковые стабилитроны 24 и 25, Размыкающий контакт 26 у реле 23 подключен в цепи обмотки 27 промежуточного реле (или контактора) переменного тока, у которого контакты 16 и 18 (фиг, 1) являются выходными ключами блок - реле 14.Преобразователь работает следующим образом. Фазы 1 и 2 нагрузки 8 преобладающую часть энергии получают непосредственно от выводов 1 и 2 питающей однофазной линии. Входная часть авто- трансформатора 3 (между выводами 2 и 4) последовательно с конденсатором 6 также нодсоединена к выводам 1 и 2 однофазной линии, причем автотрансформатор передает входную мощность в третью фазу нагрузки. Ток нагруз 139804935 50 ки третьей фазы в первичных обмотках дифференциального трансформатора 9 создает взаимно компенсирующиеся ампер-витки и следует учитывать толь 5 ко ампер-витки, вызванные током намагничивания автотрансформатора 3, который в нормальном режиме составляют 5-10% от номинального тока; поэтому в нормальном режиме по сравнению 1 О с ненормальным характерным режимом можно пренебречь падением напряжения на вторичной обмотке трансформатора 9.Дополнительный ток в третью Фазу поступает непосредственно от вывода 15 1 через конденсатор 17, включенный по известной схеме в том случае, ког.да полную симметрию трех токов нагрузки желательно иметь, например, при угле нагрузкир,= 45 . 20Ненормальный характерный режим может возникнуть при случайном отключении нагрузки - электродвигателя (или только его третьей фазы) от преобразователя, вход которого оста ется подключенным к однофазцой линии. При этом в цепях: конденсаторы - авто- трансформатор - одцофазная линия на- . чинается феррорезонанс напряжений, вызывающий электрические перенапряже- ЗО ния, а также перегрев в частях преобразователя. В предлагаемом преобразователе феррорезонанс уменьшается изза того, что при таких условиях ток в третьей Фазе отсутствует, ампер- витки в дифференциальном трансформаторе 9 не скомпенсированы и резистор: 10 оказывается включенным в цепь феррорезонанса уменьшая ток и перенапряжения в преобразователе. При всех 40 исполнениях предлагаемого преобразователя быстро срабатывает дополнительно введенный трехфазный автоматический выключатель, включающий электромагнит с многовитковой обмоткой, 45 Из - за наличия выключателя 11 можно взять менее установленную мощность у дифференциального трансформатора 9 и у резистора 10. Кроме того,повышается надежность, посколькупри обрыве в цепи резистора 10 вомногих случаях может быть целойцепь выключателя 11, который вызывает, отключение автомата на входепреобразователя,В нормальном режиме предлагаемыйпреобразователь работает следующим образом. Когда нагрузка трехфазного электродвигателя близка к номинальной,то коэффициент симметрии токов близок к единице (0,81-0,93) . В этихусловиях при повышении однофазногонапряжения с 220 до 240 В, т.е.на 9%, ца вторичной обмотке дифференциального трансформатора 9 происходит увеличение напряжения У с 12до 24 В, т.е. значительно интенсивнее.С уменьшение нагрузки симметриятоков" электродвигателя уменьшается,При этом рост однофазного напряжения с 220 до 240 В увеличивает напряжение У , соответственнос 1 б до 34 В, В режиме холостогохода электродвигателя отклонение отсимметрии токов наиболее значительное, в одцоц или в двух Фазах токпревышает номинальный, а среднеквадратичный ток, характеризующийсредний нагрев обмоток двигателя,приближается к номинальному.Когда установленная мощность автотрацсформатора 3 приблизительно соответствует мощности конденсатораб, переход от малой нагрузки к холостому ходу це. вызывает заметногоповышения напряжения на вторичнойобмотке дифференциального трансформатора 9. Но когда установленнаямощность автотрансформатора относительно больше (в четыре раза), тонапряжение У(при 220-240 В наодцофазной линии) составляет 25-62 В.Относительно мощным автотрансформа- .тор 3 может оказаться в условиях,когда преобразователь однофазного напряжения в трехфазное предназначается для работы с электродвигателямиразных мощностей при одном и том жеавтотрансформаторе, но при изменяе"мой емкости конденсаторов 6 и 17.При уменьшении нагрузки электродвигателя от номинальной до холостого хода ток на входе предлагаемого преобразователя уменьшается от 100 до50% номинального, а относительноемалое напряжение У на:, вторичнойобмотке дифференциального трансформатора 9 увеличивается в 1,5 - 2,5 раза (при соответствующей и при четырехкратной установленной мощностиавтотрансформатора 3 относительноиспользуемой емкости 6),ЮС целью уменьшения несимметриии модулей токов преобразователя врежиме холостого хода электродвигателя целесообразно производить переключение схем преобразователя, отключая часть емкости конденсаторов.1н/или подсоединяя , дополнительный резистор 19 параллельно макснмальНому числу витков автотрансформатора 3. Отключение частч конденсаторов 6 является более экономичным, дает значительное уменьшение токов при Холостом ходе электродвигателя, но требует разрыва ключом 16 относительно большого тока; подсоединение доПолнительного маломощного резистора 1519 является менее экономичным, вызывает незначительное уменьшение упомянутых токов, но требует включения ключом 18 относительно малого тока,Для переключения в преобразовате ле при наступлении режима холостого Хода в электродвигателе дополнительно вводится блок - реле 14 с торможением от напряжения О на вторичной обмотке дифференциального трансФорматора 9, причем рабочий сигнал на блок - реле 14 поступает от входа преобразователя, например, через трансформатор тока 15.В частном случае блок - реле 14 ЗО может быть выполнено по фиг.2. Блок- реле 14 на фиг2, работает следующим образом.Параметры двухобмоточного токового реле 23 выбираются так, чтобы в режиме номинальной нагрузки тормозные ампер-витки, вызванные в реле напряжением У на. вторичной обмотке,дифференциального трансформатора 9, составляли, например, 25 . от 40 рабочих ампер-внтков, вызванных в реле током 1, , поступающим на вход преобразователя, т.е. суммарные ампер-витки должны составить 75 от рабочих номинальных ампер-витков, 45которыЕ принимаются за базовые - расчетные,При наступлении режима холостогохода электродвигателя: рабочие ампервитки уменьшаются до 50 от базовых,тормозные .ампер-витки, увеличившись, 50 например, в 1,5 раза, составляют37,5 от базовых, а суммарные ампер- витки равны 12,51 от базовых.Таким образом, из - за тормозных ампер-витков, предусмотренных в пред Йагаемом устройстве, суммарные ампер- витки при наступлении режима холосто" го хода уменьшаются в б раз, тогда как без тормозных ампер-витков рабочие ампер-витки уменьшаются всего в2 раза, т.е, у реле 23 при наличиитормозной обмотки с выбранным подсоединением значительно повышаетсяточность отображения мощности изменяющейся нагрузки у электродвигателя. Когда электродвигатель из нормального режима переходит в режимхолостого хода, токовое реле 23 возвращается в несработанное положение,замыкается его размыкающий контакт26 и вызывает срабатывание промежуточного реле (контактора) 27, которое своим размыкающим контактом 16отключает часть конденсаторов 6, азамыкающим контактом 18 подключаетрезистор 19. После состоявшегосятакого переключения в преобразователе уменьшается напряжение 11, нопри этом токовое реле 23 не должносработать; данное условие достига -ется выбором коэффициента возвратау реле 23, а также выбором соотношения сопротивлений у отключенной части конденсаторов и у дополнительноподключенного резистора 19.Отношение ограниченных напряженийна обмотках реле 24, создаваемыхполупроводниковыми стабилитронами24 и 25, должно быть таким, чтобыпри упомянутом характерном ненормальном режиме, когда случайно отключил-ся электродвигатель или его третьяфаза при включенном преобразователе, ограниченные тормозные ампер-витки были больше, чем ограниченные рабочие ампер-читки,но так,чтобы токовоереле 23 не могло сработать. Еслитакое условие трудно выполнить, применяя электромагнитное реле, то вкачестве элемента 23 берут поляризованное реле, Тогда при упомянутомненормальном режиме реле 23, выйдяиз сработанного состояния, замыкаетсвой размыкающий контакт 26, вследствие чего срабатывает промежуточноереле (контактор) 27, отключив контактом 16 часть конденсаторов и подключив контактом 18 резистор 19. Следовательно, блок-реле 14 по фиг.2 нетолько уменьшает несимметрию и модулитоков при холостом ходе электродвигателя, но также повышает надежность,отключая, часть конденсаторов и включая.резистор 19 в упомянутом характерном ненормальном режиме,Такий образом, предлагаемый преобразователь при всех исполнениях за1398049 Формула изобретения фиг,2 Составитель Л,УстинкинаТехред М.Дидык Корректор О. КравцоваФ Редактор А.Ворович Заказ 2275/54 Тираж 665ВНИИПИ Государственного-комитета-СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 счет действия выключателя 1 позволяет уменьшить установленную мощностьдифференциального трансформатора 9,а также повышает надежность в характерном ненормальном режиме., а за счетдействия блок-реле 14 уменьшаются.несимметрия и модули токов электродвигателя в режиме холостого хода.За счет установки ограничивающихстабилитронов в блок-реле 14 дополнительно повьппается надежность в характерном ненормальном режиме. Преобразователь однофазного напряжения -,в трехфазное по авт.св.В 1115178, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения суммарной установленной мощности, а также улучшения формы выходного напряжения путем уменьшения несимметрии и модулей выходных токов, возникающих при работе в режиме холостого хода электродвигателя, используемого в качестве нагрузки, дополнительно введены трансформатор тока, включенньп 1 йоследовательно в одну из входных цепейпитания преобразователя, и трехфазныйавтоматический выключатель, обмоткидвух фаз которого включены соответственно, в первую и вторую входные цепипитания, а многовитковая обмотка еготретьей фазы через первый дополни 1 О тельно введенный резистор включенапараллельно вторичной обмотке дифференциального трансформатора, к выходутрансформатора .тока подключен рабочийвход -дополнительно введенного блок 15 реле с торможением, тормозной входкоторого подключен к вторичной обмотке дифференциального трансформатора,причем конденсатор выполнен в видепараллельно соединенных батарей,20 часть из которых соединена через выходкой размыкающий ключ блок-реле,выходной замыкающий ключ которого,соединен последовательно с, вторым дополнительно введенным резистором,образуя цепочку, через которую соединены повышающий и понижающий выводыавтотрансформатора,