Устройство для повышения частоты -фазного напряжения

,77 (21) 24951 55/24-0 кн,% 2782917/24-0 02 М присоединением 23) ПриоритетОпубликован 3 Ьаударстаеке 3 каи пю делаи иза ретен нь рй 1 УДК 621 31427(088.8) 5 05.8 открытий опубликования описания 23.05.8) Заявите аджикский политехнический ут(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЧАСТОТЫ 1 п -ФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯястваи дополрехфаз мутации. акже вентильный ум с иск ственной к Изобретение относится к преобразова- тельной технике, в частности к устройствам повышения частоты напряжения, и может быть использовано в автоматике и силовой преобразовательной технике.Известно устройство для повышения частоты Оч -фазного напряжения, содержащее трансформатор, вторичные обмотки которого связаны с управляемыми вентилями, включаемыми в диагонали диодто ных мостов. Катодные концы управляемых вентилей соединены с трехфазным коле бательным контуром, соединенным по схеме треугольника и состоящим из последо вательно соединенных индуктивностей,1 емкостей и резисторов, подключенных к выходам диодных мостов. Управление вентилей осуществляется системой дополнительных трансформаторов и блоков управления. Повышение частоты с псмощью .данного устройства осуществляется путем суммирования напряжения каждой фазы и напряжением трехфазного колебательного контура 1 Недостатками данного усляются сложность конструкцинительцая потеря мощностиконтурах комИзвестен т тель частотыцией 21.Недостатками его являются сложность и дополнительная потеря мощности в трехфазных контурах коммутации.Известно также устройство для ловы шенин частоты, которое содержит . основ ной и выходной многообмоточные траноформаторы,:тцпочевые. элементы и допол нительную нагрузку. Трансформаторы и ключевые элементы имеют число обмоток кратное числу фаз питающего напряжении. Ключевые элементы выполнены в виде транзисторов, цепи баз которых випоче ны последовательно со вторичными обмот ками основного трансформатора и допопии . тельной нагрузкой, а цепи коллекторов включены последовательно с первичными обмотками выходного трансформатора и3 . 9305дополнительным источником постоянноготока. Транзисторы отпираются в моментывремени, когда напряжения вторичных обмоток основного трансформатора становятся максимальными исоответствующейполярности при этом, т.е. один раэ запериод напряжения питающей сети. В этиже моменты времени протекают токи попервичным обюткам выходного трансформатора. В результате сложения этих токов 0на вторичной осмотке выходного трансформатора получается напряжение "утроенной частоты Г 33,Этот принцип построения может бытьраспространен на случай сети с произвольной фазностью п 3Недостаток известного устройствазаключается в относительной сложности.Бель изобретения - упрощение конструкпи и, 29Поставленная цель достигается тем,что в известном устройстве для повышения частоты Оч -фазного напряжения(содержащем тп -фаэный основной трансформатор и однофазный многообмоточный 2 зтрансформатор, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, а его первичные обмотки, числом кратные числу ечерез ключевые элементы и через вторичные обмотки основного т -фазного зйтрансформатора связаны с дополнительной нагрузкой постоянного тока) в качестве ключевых элементов установлены вентили, соединенные в схему выпрямителя,к выходным выводам которого подклю 35чена упомянутая нагрузка, а первичныеобмотки однофаэного выходного траноформатора включены между вторичнымиобмотками основного щ -фазного трансформатора и входными выводами указанно 1 о выпрямителя,На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства для повышениячастоты в 3 раза; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющий его работу,43При конструировании различных вы-прямителей интерес с точки зрения получения "гладкой формы" выпрямленного напряжения представляет использованиемногофазных (т. е, построенных на базер -фаэных электрических цепей), выпрямителей. Однако для такого рода выпрямителей характерна импульсная нагрузкакаждой фазы сети, т, е. протекание импульсных, сдвинутых по фазе токов, цбуоловленных моментами времен, когданапряжение данной фазы выше по величине по отношению к напряжениям другихфаэ. 30 фС увеличением фазности выпрямителейформа фазных импульсных токов будетприближаться к прямоугольной; Если полученные в результате работы т -фазного выпрямителя импульсы выделить ипросуммировать (например, с помощьютрансформатора) с учетом их временныхфазовых сдвигов, то существует возможность получения однофазного переменногонапряжения повышенной (в т раз) частоты, по форме близкой к прямоугольной,Устройство для повышения частоты(фиг, 1 ) включает основной трансформатор 1, вторичные обмотки 2, 3 и 4 которого включены последовательно с первичными обмотками 5, 6 и 7 выходноготрансформатора 8. Свободные концы обмоток 2, 3 и 4 подключены к входнымвыводам моста 9, выпопненных в данном примере на двенадцати вентилях(диодах) 10-21, соединенных поднарнопараллельно (по схеме выпрямителя). Квторичной обмотке трансформатора 8 подключена нагрузка 22, а к выходным выводам моста 9 подключена дополнительнаянагрузка 23.Преобразование частоты питающегонапряжения. осуществляется следующимобразом,При включении обмоток основного транс.форматора 1 в трехфазную .сеть переменного тока на вторичных обмотках 2, 3 и 4каждой фазы индуцируются синусоидальныенапряжения, сдвинутые между собой на120 о. В промежутках времени(фиг. 2) ток в схеме будет протекатьчерез вентиль 13 дополнительную нагрузку 23, вентиль 16 и первичную обмотку 5выходного трансформатора 8. Все остальные вентили в этом момент времени заперты, так как напряжение данной фазыбольше по величине, чем напряжение других фаз, соответственно не протекаюттоки и по другим обмоткам. В момент 1мгновенное значение напряжения обмотки 4 основного трансформатора 1 становится больше напряжения обмоток 2 и 3.Диоды.16 и 13 .запираются, а диоды12 и 21 отпираются, и ток протекаетпо обмотке 4 трансформатора 1.Аналогичное происходит и с обмоткой 3, но уже в момент времениЧерез период питающей сети процессы вобмотках повторяются.В результате работы предлагаемогоустройства на вторичной обмотке выходного трансформатора 8 формируется однофазное переменное напряжение Осчастотой 150 Гц, по форме близкое кпрямоугольной, представляющее собой результат суммы трех сдвинутых по фазе импульсных токов, протекающих в его пер вичных обмотках (1 б, 1, 1 )если на производстве имеется относи тельно мощная нагрузка постоянного токаи требуется еще построить источник переменного тока повышенной частоты, наиболее простым, эффективным и дешевым явится предлагаемое устройство, которое 1 О обеспечит одновременное питание двух полезных нагрузок, по постоянному току и по переменному току повышенной частоты.В качестве примеров подобного дуаль ного использования устройства можно при вести схему одновременного питания цепи электролиза алюминия - мощная нагрузка постоянного тока - 100 мгВт - и цепей питания электроинструмента, сварочных процессов на переменном токе, и не посредственного питания асинхронных двигателей перемещения анода электролизера с изменением скорости перемещения путем изменения частоты, а также и других внутризаводских нужд. 25формула изобретенияУстройство для повышения частоты п 1 -фазного напряжения, содержащее в -фазный основной грайсформатор иоднофазный многообмоточный выходнойтрансформатор, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, а его перже обмотки, числом кратные числу Щ ,через ключевые элементы и через вторич4ные обмотки основного п 1 -фазного трансформатора связаны с дополнительной нагрузкой постоянного тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения,в качестве ключевых элементов использо.-ваны вентили, соединенные в схему выпрямителя, к выходным выводам которогоподключена упомянутая нагрузка, а первичные обмотки однофазного выходноготрансформатора включены между вторичными обмотками основного п 1 -фазноготрансформатора и входными выводамиуказа нного выпрямителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Швейцарии М 479978,кл. Н 02 п 5/22, 1974.2. Авторское свидетельство СССРМ 565361, кл. Н 02 М 5/27, 1974.3. Отчет по НИР 58/61, % 7106471,гос. реестр, инв. % Б, М., МЭИ,1971, с. 14.93 О 53 О О/7 ВН Тираж 719 ИПИ Государственного комитета о делам изобретений и открыт 3035, Москва, Ж, Раушская