Способ получения трехфазного напряжения из однофазного и преобразователь для его осуществления

 

Устройство предназначено для энергоснабжения различной аппаратуры, а также трехфазных электродвигателей от однофазной электродвигателей от однофазной электросети. Преобразование осуществляется за счет того, что в среднем стержне трехстержневого трансформатора возбуждают магнитный поток от однофазного источника питания, в одном из крайних стержней возбуждают противодействующий магнитный поток посредством короткозамкнутой обмотки, основным и результирующим магнитными потоками индуктируется электродвижущие силы во вторичных обмотках, размещенных на крайних стержнях, подключаемую нагрузку соединяют по схеме тругольника, а для получения третьей электродвижущей силы геометрически вычитают электродвижущие силы, индуктируемые во вторичных обмотках. Техническим результатом является упрощение и снижение массогабаритных показателей. 2 c.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании трехфазных источников питания, предназначенных для энергоснабжения различной аппаратуры, а также трехфазных электродвигателей от однофазной электросети.

Известен способ преобразования однофазного напряжения в многофазное, на основе которого реализовано устройство /1/. По данному способу однофазным источником магнитные потоки в первичных обмотках трансформаторов, возбуждают противодействующий магнитный поток в одном из трансформаторов, возбуждают противодействующий магнитный поток в одном из трансформаторов с помощью короткозамкнутой обмотки, суммируют основной и противодействующие магнитные потоки в магнитопроводе трансформатора и снимают три индуктируемые электродвижущие силы со вторичных обмоток трансформаторов.

Недостатком данного способа является лишняя операция, связанная с формированием третьего магнитного потока в среднем стержне, и сложность получения равных по модулю электродвижущих сил во вторичных обмотках.

Недостатком устройства, реализующим указанный способ, является перерасход проводникового материала.

Известен также способ преобразования однофазного напряжения в трехфазное, принятый за прототип, по которому основной магнитный поток возбуждается первичной обмоткой одновременно в трех магнитопроводах, а противодействующие магнитные потоки возбуждаются в двух магнитопроводах при помощи короткозамкнутых обмоток. Индуктируемые электродвижущие силы получают во вторичных обмотках, находящихся на каждом из магнтопроводов.

По данному способу реализовано устройство /2/, содержащее общую первичную обмотку для трех замкнутых магнитопроводов, три вторичные обмотки, расположенные на каждом из магнитопроводов, две короткозамкнутые обмотки, одна из которых охватывает только один магнитопровод, а вторая - два, в том числе и магнитопровод с короткозамкнутой обмоткой.

Недостатком указанного способа является лишняя операция, связанная с формированием третьего магнитного потока в магнитопроводе, что ухудшает коэффициент полезного действия.

Недостатком устройства, реализующим указанный способ, является сложность в изготовлении, завышенные массогабаритные показатели.

Задачей настоящего изобретения является упрощение реализации способа преобразования однофазного напряжения в трехфазное при питании трехфазной нагрузки, соединенной по схеме треугольника, а также снижение массогабаритных показателей самого преобразователя.

Указанная задача решается тем, что в среднем стержне трехстержневого трансформатора возбуждают магнитный поток от однофазного источника питания, в одном из крайних стержней возбуждают противодействующий магнитный поток, посредством короткозамкнутой обмотки, основным и результирующим магнитными потоками индуктируется электродвижущие силы во вторичных обмотках, размещенных на крайних стержнях, подключаемую трехфазную нагрузку соединяют по схеме треугольника, а для получения третьей электродвижущей силы геометрически вычитывают электродвижущие силы, индуктируемые во вторичных обмотках.

Предлагаемый способ поясняется схемой устройства, показанного на фиг. 1, и векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2.

Способ осуществляется следующим образом.

Под действием первичного однофазного напряжения по первичной обмотке 1, размещенной на среднем стержне, протекает ток, возбуждающий магнитный поток, который в крайних стержнях разветвляется на два магнитных потока. Магнитный поток, пересекающий короткозамкнутую обмотку 2, индуктирует в последней электродвижущую силу, под действием которой по короткозамкнутой обмотке циркулирует ток. Ток в короткозамкнутой обмотке возбуждает противодействующий магнитный поток. В результате взаимодействия основного рабочего потока, возбужденного первичной обмоткой, и противодействующего магнитного потока, возбужденного короткозамкнутой обмоткой, в крайнем сердечнике с двумя обмотками образуется результирующий магнитный поток, который будет отставать на угол от второго основного магнитного потока, замыкающего по сердечнику с одной обмоткой. Возбужденные магнитные потоки индуктируют во вторичных обмотках 3 и 4, размещенных на крайних стержнях трансформатора, электродвижущие силы, с фазовым сдвигом . Третью электродвижущую силу получают путем геометрического вычитания двух индуктируемых электродвижущих сил во вторичных обмотках, для чего трехфазную нагрузку соединяют по схеме треугольника и изменяют взаимное направление намотки вторичных обмоток.

Для осуществления способа предложен преобразователь однофазного напряжения в трехфазном, содержащий трехстержневой трансформатор, первичную обмотку 1, размешенную на среднем стержне и присоединенную к однофазному источнику питания, короткозмкнутую обмотку 2, намотанную на одном из крайних стерней, на крайних стержнях размещены вторичные обмотки 3 и 4, к которым подключена трехфазная нагрузка, при этом, две ветви трехфазной нагрузки 5 и 6 присоединены между началом и концом каждой из вторичных обмоток, а третья нагрузочная ветвь 7 включена между началом первой вторичной обмотки 3 и концом второй вторичной обмотки 4, направления намотки которых на стержнях взаимно противоположны, а конец первой вторичной обмотки 3 и начало вторичной обмотки 4 объединены.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное работает следующим образом.

Ток, протекающий по обмотке 1, возбуждает магнитный поток, который в крайних стержнях преобразователя разветвляется на два магнитных потока. Магнитный поток, пересекающий короткозамкнутую обмотку 2, индуктирует в последней электродвижущую силу, под действием которой, в результате протекания тока, возбуждается противодействующий магнитный поток. Противодействующий магнитный поток вызывает фазовый сдвиг между магнитными потоками Ф1 и Ф2 (фиг. 2) в крайних стержнях преобразователя. Пересекая вторичные обмотки 3 и 4, магнитные потоки индуктируют в них соответствующие электродвижущие силы EI и E2. Под действием электродвижущих сил EI и E2 в ветвях нагрузки 5, 6 будут протекать токи. Ток в нагрузочной ветви 7 будет протекать под действием электродвижущей силы E3, полученной в результате геометрического вычитания векторов электродвижущих сил Е1 и Е2, как показано на фиг.2.

Использование указанного способа получения трехфазного напряжения из однофазного и преобразователя, реализованного в соответствии с данным способом, позволяет эффективно использовать габарит трехфазных электродвигателей при их питании от однофазной сети и существенно уменьшить расход меди и электротехнической стали при изготовлении преобразователя.

Источники информации 1. Патент Российской Федерации 20472662, H 02 M 5/14, 1995 г.

2. Патент Российской Федерации 2014714, H 02 M 5/14, 1994 г.

Формула изобретения

1. Способ получения трехфазного напряжения из однофазного, основанный на возбуждении в среднем стержне трехстержневого трансформатора магнитного потока от однофазного источника питания, последующем возбуждении противодействующего магнитного потока в одном из крайних стержней посредством короткозамкнутой обмотки, индуктировании основным и результирующим магнитными потоками электродвижущих сил во вторичных обмотках, размещенных на крайних стержнях, отличающийся тем, что подключаемую трехфазную нагрузку соединяют по схеме треугольника, а для получения третьей электродвижущей силы геометрически вычитают электродвижущие силы, индуктируемые во вторичных обмотках.

2. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий трехстержневой трансформатор, на крайних стержнях которого размещены вторичные обмотки, к которым подключена трехфазная нагрузка, первичную обмотку, размещенную на среднем стержне и присоединенную к однофазному источнику питания, короткозамкнутую обмотку, намотанную на одном из крайних стержней, отличающийся тем, что две ветви трехфазной нагрузки присоединены между началом и концом каждой из вторичных обмоток, а третья нагрузочная ветвь включена между одним из выводов первой вторичной обмотки и одним из выводов второй вторичной обмотки, другие выводы первой и второй вторичных обмоток объединены, при этом упомянутые вторичные обмотки соединены таким образом, что индуктируемые в них электродвижущие силы вычитаются.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2