Трехфазный преобразователь энергии

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано для питания электроприемников электрической энергией. Техническим результатом, получаемым при реализации полезной модели, является усиление реактивной мощности и преобразование ее в активную. Указанный технический результат достигается за счет того, что в трехфазном преобразователе энергии, содержащем три силовых согласующих трансформатора и нагрузку, преобразователь снабжен фазосдвигающим устройством, катушкой индуктивности и активной нагрузкой, причем вход фазосдвигающего устройства подключен к источнику переменного тока, а к его трем выходам подключены в звезду первичные обмотки силовых согласующих трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно между собой, с нагрузкой и катушкой индуктивности, причем вторичная обмотка одной из фаз разделена на две равные, одна из которых включена последовательно в контур с нагрузкой, а вторая включена последовательно в контур с катушкой индуктивности.

Область техники

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для питания электроприемников электрической энергией.

Предшествующий уровень техники

Из уровня техники известны различные конструкции преобразователей энергии, наиболее близким из которых к заявленной полезной модели является преобразователь энергии, раскрытый в патенте на полезную модель RU 86364, опубликованном 27.08.2009, содержащий источник питания, силовой трансформатор с первичной и вторичной обмоткой, к которой подключена активная нагрузка, параллельный колебательный контур, настроенный на резонанс токов, и трансформатор тока, причем колебательный контур подключен параллельно выходу источника питания, первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно между катушкой индуктивности и конденсатором, а вторичная обмотка трансформатора тока через первый выпрямитель соединена с первичной обмоткой силового трансформатора и шунтирована вторым выпрямителем.

Недостатком данного преобразователя является применение полупроводниковых диодов в режиме однополупериодного выпрямления, что приводит к значительному искажению формы синусоидальной кривой напряжения и тока и связанным с этим потерями, результатом которых является низкий КПД.

Раскрытие полезной модели

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является усиление реактивной мощности и обеспечение возможности преобразования реактивной мощности в активную.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в трехфазном преобразователе энергии, содержащем три силовых согласующих трансформатора и нагрузку, преобразователь снабжен фазосдвигающим устройством, катушкой индуктивности и активной нагрузкой, причем вход фазосдвигающего устройства подключен к источнику переменного тока, а к его трем выходам подключены в звезду первичные обмотки силовых согласующих трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно между собой, с нагрузкой и катушкой индуктивности, причем вторичная обмотка одной из фаз разделена на две равные, одна из которых включена последовательно в контур с нагрузкой, а вторая включена последовательно в контур с катушкой индуктивности.

Данная электрическая схема преобразователя позволяет обеспечить режим функционирования, при котором фаза напряжения U_С опережает фазу напряжения U_А на угол 120° и составляет по величине 80% от величины напряжения UA, фаза напряжения U_В отстает от фазы напряжения U_А на 120°, вторичная обмотка фазы В разделена на две равные, величина напряжения на каждой из которых составляет 50% от величины напряжения U_А , обе вторичные обмотки фазы В соединены последовательно со вторичными обмотками фаз А и С, образуя два контура, первый - с одной обмоткой фазы В, второй - с двумя, в первый контур последовательно включена активная нагрузка, а во второй контур последовательно включена катушка индуктивности.

Краткое описание чертежей

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема трехфазного преобразователя энергии;

на фиг.2 представлена векторная диаграмма, поясняющая работу трехфазного преобразователя энергии.

Лучший вариант осуществления полезной модели

Трехфазный преобразователь энергии содержит фазосдвигающее устройство (1) со входом, подключенным к источнику переменного тока и тремя выходами, к которым подключены в звезду первичные обмотки трех силовых согласующих трансформаторов (2), (3) и (4), вторичные обмотки которых соединены последовательно между собой и с активной нагрузкой (5), причем фаза напряжения U_С опережает фазу напряжения U_А на угол 120 градусов и составляет по величине 80 процентов величины напряжения U_А, фаза напряжения U_В отстает от фазы напряжения U_А на 120 градусов, вторичная обмотка фазы В разделена на две равные, величина напряжения на каждой из которых составляет 50 процентов величины напряжения U_А, обе вторичные обмотки фазы В соединены последовательно со вторичными обмотками фаз А и С, образуя два контура, первый - с одной обмоткой фазы В, второй с двумя, в первый контур последовательно включена активная нагрузка (5), а во второй контур последовательно включена катушка индуктивности (6).

Трехфазный преобразователь энергии работает следующим образом.

На вход фазосдвигающего устройства (1) подается переменное напряжение определенной частоты. С выходов фазосдвигающего устройства снимаются три переменных напряжения той же частоты, что и на входе, к ним подключены в звезду первичные обмотки трех силовых согласующих трансформаторов (2), (3) и (4), вторичные обмотки которых соединены последовательно между собой и с активной нагрузкой (5), причем фаза напряжения Uc опережает фазу напряжения U_А на угол 120° и составляет по величине 80% от величины напряжения U_А , фаза напряжения U_В отстает от фазы напряжения U _А на 120°, вторичная обмотка фазы В разделена на две равные, величина напряжения на каждой из которых составляет 50% величины напряжения U_А, обе вторичные обмотки фазы В соединены последовательно со вторичными обмотками фаз А и С, образуя два контура, первый - с одной обмоткой фазы В, второй - с двумя, в первый контур последовательно включена активная нагрузка (5), а во второй контур последовательно включена катушка индуктивности (6). В результате чего, в контуре с катушкой индуктивности протекает ток, противоположный по фазе току в контуре с активной нагрузкой, что частично компенсирует активную мощность, потребляемую фазой А.

На векторной диаграмме, изображенной на фиг.2 графически показаны физические процессы, происходящие в схеме трехфазного преобразователя энергии, где:

U_А - напряжение фазы А (В);

U_В - напряжение фазы В (В);

U_С - напряжение фазы С (В);

I_Н - ток нагрузки (А);

I_L - ток в контуре с катушкой индуктивности (А);

_C - фазовый угол фазы С (градус).

Трехфазный преобразователь энергии, содержащий три силовых согласующих трансформатора и нагрузку, отличающийся тем, что преобразователь снабжен фазосдвигающим устройством, катушкой индуктивности и активной нагрузкой, причем вход фазосдвигающего устройства подключен к источнику переменного тока, а к его трем выходам подключены в звезду первичные обмотки силовых согласующих трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены последовательно между собой, с нагрузкой и катушкой индуктивности, причем вторичная обмотка одной из фаз разделена на две равные, одна из которых включена последовательно в контур с нагрузкой, а вторая включена последовательно в контур с катушкой индуктивности.