Многофазный фазочастотный трансформатор-регулятор

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в лабораторных условиях для поверки электросчетчиков, для питания потребителей многофазного напряжения, критичных к его частоте и т.д. Технический результат - обеспечение возможности регулирования выходного напряжения по частоте. Многофазный фазочастотный трансформатор-регулятор содержит корпус, два аксиальных магнитопровода с пазами, в которые уложены первичная трехфазная и вторичная многофазная обмотки, причем аксиальный магнитопровод со вторичной многофазной обмоткой выполнен с возможностью вращения относительно неподвижного аксиального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой вокруг их общей оси симметрии, а между аксиальными магнитопроводами имеется воздушный зазор, необходимый для их взаимного перемещения, при этом в верхней части корпуса дополнительно установлены корректирующий двигатель, вал которого закреплен в подшипниковых узлах, и корректор-задатчик фазы и частоты, имеющий первый и второй входы, в нижней части вала корректирующего двигателя установлены токосъемные кольца, выполненные в форме концентрических окружностей и соединенные с фазами вторичной многофазной обмотки, а в нижней части корпуса установлены скользящие контакты, при этом аксиальный магнитопровод с вторичной многофазной обмоткой жестко закреплен на валу корректирующего двигателя посредством диска, к первичной трехфазной обмотке подключен первый вход, а к вторичной многофазной обмотке второй вход корректора-задатчика фазы и частоты, выход которого подключен ко входу корректирующего двигателя. 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к многофазным трансформаторам, фазорегуляторам и регуляторам частоты, и может быть использовано, например, в лабораторных условиях для поверки электросчетчиков, для питания потребителей многофазного напряжения, критичных к его частоте и т.д.

Известна конструкция фазорегулятора (Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины, Ч 2, Л. "Энергия", 1973, с. 394), представляющего собой асинхронную машину цилиндрического исполнения с фазным заторможенным ротором. Такой фазорегулятор содержит статор и ротор с соответствующими трехфазными обмотками, корпус, подшипниковые щиты и самотормозящуюся червячную передачу, позволяющую оператору вращать ротор относительно неподвижного статора на необходимый угол с целью изменения фазы выходного напряжения. При этом за первичную обмотку обычно принимается обмотка статора, за вторичную - обмотка ротора. При поворачивании ротора фаза выходного напряжения плавно изменяется в пределах 0 - 2 π при постоянной величине этого напряжения.

Однако конструкция такого фазорегулятора сложна из-за необходимости штамповки листов магнитопроводов статора и ротора. Кроме того, стоимость такого фазорегулятора велика из-за большого расхода электротехнической стали, связанного с высоким процентом ее отходов при штамповке. Более того, конструкция такого фазорегулятора не позволяет получить многофазное выходное напряжение.

Известен многофазный трансформатор (пат. РФ №2082245, авторы Сингаевский Н.А., Гайтов Б.Х. и др.), содержащий средний витой магнитопровод с обмотками и два боковых магнитопровода, примыкающих к торцам среднего магнитопровода через немагнитные прокладки, причем средний витой магнитопровод и два боковых витых магнитопровода выполнены тороидальными, на торцах среднего магнитопровода выполнены пазы, в которые уложена первичная трехфазная обмотка, охватывающая этот магнитопровод, а на торцах боковых магнитопроводов, примыкающих к среднему магнитопроводу через немагнитные прокладки, выполнены пазы, в которые уложены две вторичные многофазные обмотки, каждая из которых охватывает тот боковой магнитопровод, в пазы которого она уложена.

Существенным недостатком такого многофазного трансформатора является невозможность обеспечения регулирования фазы выходного напряжения, т.е. невозможность использования его в качестве фазорегулятора ввиду того, что магнитопроводы многофазного трансформатора выполнены взаимно неподвижными.

Этих недостатков лишен многофазный трансформатор-фазорегулятор (пат. РФ №2139586, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М., Сингаевский Н.А. и др.), являющийся наиболее близким к изобретению по технической и физической сущности и принятый автором за прототип. Известный из пат. РФ №2139586 многофазный трансформатор-фазорегулятор содержит два тороидальных магнитопровода с пазами, в которые уложены первичная трехфазная и вторичная многофазная обмотки, при этом тороидальный магнитопровод со вторичной многофазной обмоткой выполнен подвижным относительно неподвижного тороидального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой, для чего установлена самотормозящаяся червячная передача, жестко связанная с подвижным тороидальным магнитопроводом, а между тороидальными магнитопроводами имеется воздушный зазор, необходимый для их взаимного перемещения.

Однако, выходное напряжение, снимаемое со вторичной многофазной обмотки известного из пат. РФ №2139586 многофазного трансформатора-фазорегулятора нестабильно по частоте и зависит от частоты напряжения, подаваемого на его первичную трехфазную обмотку. Поэтому такой трансформатор-фазорегулятор не может быть использован для обеспечения многофазным напряжением потребителей, критичных к частоте питающего напряжения.

Задачей заявленного изобретения является усовершенствование многофазного трансформатора-регулятора, позволяющее расширить область его применения.

Технический результат заявленного изобретения - обеспечение возможности регулирования выходного напряжения по частоте.

Технический результат достигается тем, что в многофазном фазочастотном трансформаторе-регуляторе, содержащем два аксиальных магнитопровода с пазами, в которые уложены первичная трехфазная и вторичная многофазная обмотки, причем аксиальный магнитопровод со вторичной многофазной обмоткой выполнен с возможностью вращения относительно неподвижного аксиального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой вокруг их общей оси симметрии, а между аксиальными магнитопроводами имеется воздушный зазор, необходимый для их взаимного перемещения, дополнительно в верхней части корпуса устанавливаются корректирующий двигатель, вал которого закреплен в подшипниковых узлах, и корректор-задатчик фазы и частоты, имеющий первый и второй входы, в нижней части вала корректирующего двигателя устанавливаются токосъемные кольца, выполняемые в форме концентрических окружностей и соединяемые с фазами вторичной многофазной обмотки, а в нижней части корпуса устанавливаются скользящие контакты, при этом аксиальный магнитопровод с вторичной многофазной обмоткой жестко закрепляется на валу корректирующего двигателя посредством диска, к первичной трехфазной обмотке подключается первый вход, а к вторичной многофазной обмотке - второй вход корректора-задатчика фазы и частоты, выход которого подключается ко входу корректирующего двигателя.

Предлагаемое изобретение, выполняя функцию преобразования трехфазного напряжения в многофазное и регулирования фазы выходного напряжения, как и прототип, в тоже время в отличие от него позволяет расширить область его применения за счет обеспечения возможности регулирования частоты выходного напряжения.

Возможность регулирования частоты выходного напряжения достигается дополнительной установкой в верхней части корпуса предлагаемого многофазного фазочастотного трансформатора-регулятора корректирующего двигателя и корректора-задатчика фазы и частоты, имеющего первый и второй входы, установкой в нижней части вала корректирующего двигателя токосъемных колец, выполняемых в форме концентрических окружностей и соединяемых с фазами вторичной многофазной обмотки, установкой в нижней части корпуса скользящих контактов, жестком закреплении на валу корректирующего двигателя посредством диска аксиального магнитопровода с вторичной многофазной обмоткой, подключением к первичной трехфазной обмотке первого входа, а к вторичной многофазной обмотке - второго входа корректора-задатчика фазы и частоты и подключением его выхода ко входу корректирующего двигателя.

Корректор-задатчик фазы и частоты, имеющий первый и второй входы, позволяет установить заданные значения фазы и частоты выходного напряжения предлагаемого трансформатора-регулятора и сравнить фактические значения фазы и частоты выходного напряжения с заданными. Корректирующий двигатель позволяет поворачивать подвижный аксиальный магнтитопровод с вторичной многофазной обмоткой относительно неподвижного аксиального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой до устранения рассогласования по фазе, а также вращать подвижный аксиальный магнитопровод с вторичной многофазной обмоткой относительно неподвижного аксиального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой до устранения рассогласования по частоте.

Установка в нижней части вала корректирующего двигателя токосъемных колец, выполняемых в форме концентрических окружностей и соединяемых с фазами вторичной многофазной обмотки, а также установка в нижней части корпуса скользящих контактов позволяют соединять фазы вторичной многофазной обмотки со вторым входом корректора задатчика фазы и частоты. Это позволяет сравнить фазу и частоту выходного напряжения с заданными, и соответственно обеспечить возможность их регулирования.

Жесткое закрепление на валу корректирующего двигателя посредством диска аксиального магнитопровода с вторичной многофазной обмоткой позволяет вращать этот магнитопровод относительно аксиального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой с соответствующей угловой скоростью, что в свою очередь позволяет увеличивать или уменьшать частоту выходного напряжения, доводя ее до заданной.

Подключение первого входа корректора-задатчика фазы и частоты к первичной трехфазной обмотке, а второго входа - к вторичной многофазной обмотке позволяет сравнить значения фазы и частоты входного и выходного напряжения, измерить отклонение их от заданного, сформировать напряжение, пропорциональное этим отклонениям и благодаря подключению выхода корректора-задатчика фазы и частоты ко входу корректирующего двигателя обеспечить поворот или вращение аксиального магнитопровода с вторичной многофазной обмоткой относительно аксиального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой на соответствующий угол или с соответствующей угловой скоростью.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого многофазного фазо-частотного трансформатора-регулятора в разрезе, на фиг. 2 - схема соединения его обмоток и подключения корректора-задатчика фазы и частоты и корректирующего двигателя, на фиг. 3 - векторная диаграмма для одной фазы.

Многофазный фазо-частотный трансформатор-регулятор содержит (фиг. 1): корпус 1, неподвижный аксиальный магнитопровод 2 с первичной трехфазной обмоткой 3, аксиальный магнитопровод 5 со вторичной многофазной (на фиг. 2 - девятифазной) обмоткой 4, выполненный с возможностью вращения относительно неподвижного аксиального магнитопровода 2 с первичной трехфазной обмоткой 3 вокруг их общей оси симметрии, корректирующий двигатель 8, вал 9 которого закреплен в подшипниковых узлах 7 и 13, корректор-задатчик фазы и частоты 10, имеющий два входа. Между аксиальными магнитопроводами 2 и 5 имеется воздушный зазор, необходимый для их взаимного перемещения.

В нижней части вала 9 корректирующего двигателя 8 установлены токосъемные кольца 11, выполненные в форме концентрических окружностей и соединенные с фазами вторичной многофазной обмотки 4, а в нижней части корпуса 1 установлены скользящие контакты 12. Аксиальный магнитопровод 5 с вторичной многофазной обмоткой 4, выполненный с возможностью вращения относительно неподвижного аксиального магнитопровода 2, жестко закреплен на валу 9 корректирующего двигателя 8 посредством диска 6. К первичной трехфазной обмотке 3 подключен первый вход, а к вторичной многофазной обмотке 4 - второй вход корректора-задатчика фазы и частоты 10, выход которого подключен ко входу корректирующего двигателя 8.

Многофазный фазо-частотный трансформатор-регулятор работает следующим образом.

При подключении первичной трехфазной обмотки 3, уложенной в пазы неподвижного аксиального магнитопровода 2 к питающей сети напряжением U1 в воздушном зазоре многофазного фазо-частотного траснфор-матора-регулятора создается вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя со вторичной многофазной обмоткой 4, уложенной в пазы подвижного аксиального магнитопровода 5, наводит в ней многофазную ЭДС. Эта ЭДС через установленные в нижней части вала 9 корректирующего двигателя 8 токосъемные кольца 11 подается на установленные в нижней части корпуса 1 скользящие контакты 12 и с них - к потребителям.

Фаза ЭДС во вторичной многофазной обмотке 4 зависит от первоначального взаимного расположения осей вторичной многофазной 4 и первичной трехфазной 3 обмоток, уложенных в пазы аксиального магнитопровода 5 и неподвижного аксиального магнитопровода 2 соответственно.

Регулирование фазы выходного напряжения осуществляется следующим образом. Корректором-задатчиком фазы и частоты 10 устанавливается заданное значение фазы выходной ЭДС Е2 (а при подключении нагрузки - фазы выходного напряжения U2). На первый вход корректора-задатчика фазы и частоты 10 подается напряжение первичной трехфазной обмотки 3, подключенной к питающей сети, а на его второй вход - ЭДС вторичной многофазной обмотки 4. В корректоре-задатчике фазы и частоты 10 фазы напряжения первичной трехфазной обмотки 3 и ЭДС вторичной многофазной обмотки 4 сравниваются. Если фактическое значение фазы ЭДС вторичной многофазной обмотки 4 отличается от заданного, то на выходе корректора-задатчика фазы и частоты 10 формируется напряжение, пропорциональное этому отклонению. Это напряжение подается на вход корректирующего двигателя 8, вал 9 которого закреплен в подшипниковых узлах 7 и 13. Под действием этого напряжения корректирующий двигатель 8 поворачивает аксиальный магнитопровод 5 со вторичной многофазной обмоткой 4, жестко закрепленный на валу 9 посредством диска 6, относительно неподвижного аксиального магнитопровода 2 с первичной трехфазной обмоткой 3 вокруг их общей оси симметрии на определенный угол, что приводит к соответствующему повороту вектора ЭДС Е2 (см. фиг.3, на которой стрелками показаны возможные направления перемещения вектора ЭДС E2, а, следовательно, и вектора напряжения U2 при подключении нагрузки) вторичной многофазной обмотки 4 относительно вектора напряжения U1, подаваемого на первичную трехфазную обмотку 3 из питающей сети, при постоянной величине ЭДС Е2, т.е. приводит к соответствующему изменению фазы ЭДС Е2, а, значит, и вектора напряжения U2.

Регулирование частоты выходного напряжения осуществляется следующим образом. Корректором-задатчиком фазы и частоты 10 устанавливается заданное значение частоты выходной ЭДС Е2 (а при подключении нагрузки - фазы выходного напряжения U2). На второй вход корректора-задатчика фазы и частоты 10 подается ЭДС вторичной многофазной обмотки 4. В корректоре-задатчике фазы и частоты 10 сравниваются фактическая частота ЭДС вторичной многофазной обмотки 4 с заданной. Если фактическое значение частоты ЭДС вторичной многофазной обмотки 4 отличается от заданного, то на выходе корректора-задатчика фазы и частоты 10 формируется напряжение, пропорциональное этому отклонению. Это напряжение подается на вход корректирующего двигателя 8, под действием которого он вращает подвижный аксиальный магнитопровод 5 со вторичной многофазной обмоткой 4 относительно неподвижного аксиального магнитопровода 2 с первичной трехфазной обмоткой 3 вокруг их общей оси симметрии с угловой скоростью, равной отклонению фактического значения частоты выходного напряжения U2 от заданного, определяемой по формуле:

где - угловая скорость вращения аксиального магнитопровода 5 с вторичной многофазной обмоткой 4; ω2зад=2πƒ2зад2зад - заданное значение частоты выходного напряжения U2); ω2факт=2πƒ2факт2факт - фактическое значение частоты выходного напряжения U2).

Многофазный фазочастотный трансформатор-регулятор, содержащий корпус, два аксиальных магнитопровода с пазами, в которые уложены первичная трехфазная и вторичная многофазная обмотки, причем аксиальный магнитопровод со вторичной многофазной обмоткой выполнен с возможностью вращения относительно неподвижного аксиального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой вокруг их общей оси симметрии, а между аксиальными магнитопроводами имеется воздушный зазор, необходимый для их взаимного перемещения, отличающийся тем, что в верхней части корпуса дополнительно установлены корректирующий двигатель, вал которого закреплен в подшипниковых узлах, и корректор-задатчик фазы и частоты, имеющий первый и второй входы, в нижней части вала корректирующего двигателя установлены токосъемные кольца, выполненные в форме концентрических окружностей и соединенные с фазами вторичной многофазной обмотки, а в нижней части корпуса установлены скользящие контакты, при этом аксиальный магнитопровод с вторичной многофазной обмоткой жестко закреплен на валу корректирующего двигателя посредством диска, к первичной трехфазной обмотке подключен первый вход, а к вторичной многофазной обмотке второй вход корректора-задатчика фазы и частоты, выход которого подключен ко входу корректирующего двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, к трансформаторостроению, и может быть использовано в трансформаторных агрегатах для электрифицированных железных дорог переменного тока.

Изобретение относится к способу регулирования нагрузки преимущественно индуктивного типа, например, электрического двигателя, генератора или т.п. .

Изобретение относится к области электротехники и решает задачи повышения показателей качества электрической энергии и упрощения приводного механизма. .

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в лабораторных условиях для поверки электросчетчиков, в радиотехнических устройствах и т.д.

Изобретение обеспечивает источник электропитания, содержащий асинхронную машину, устройство для приведения ротора асинхронной машины во вращение посредством ротора двигателя и электрическое соединение для питания электрического оборудования посредством упомянутого ротора асинхронной машины, причем система асинхронная машина выполнена с возможностью приема электрической энергии переменного тока (АС) через статор асинхронной машины, и она представляет в заданном диапазоне скоростей привода ротора асинхронной машины при приведении ротором двигателя коэффициент полезного действия (КПД) переноса электрической энергии от статора к упомянутому ротору, которая является приоритетной относительно КПД, с которым механическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении конструкции.

Изобретение относится к силовой электротехнике и может быть использовано для питания систем автоматики и электродвигателей с повышенной частотой вращения, а также систем индукционного нагрева.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении остаточного магнетизма и выбросов тока при включении.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразователях, в частности в инверторах, выпрямителях, обратимых преобразователях, преобразователях постоянного напряжения.

Изобретение относится к электротехнике, к вращающимся трансформаторам электрических машин, в частности для регулируемого электропривода для передачи электроэнергии от неподвижного источника переменного тока к вращающемуся электроприводу.

Изобретение относится к электротехнике, к системам передачи питания. Технический результат состоит в повышении надежности.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении токов нагрузки при увеличении частоты питающего напряжения и снижении индуктивных и активных потерь.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в лабораторных условиях для поверки электросчетчиков, для питания потребителей многофазного напряжения, критичных к его частоте и т.д. Технический результат - обеспечение возможности регулирования выходного напряжения по частоте. Многофазный фазочастотный трансформатор-регулятор содержит корпус, два аксиальных магнитопровода с пазами, в которые уложены первичная трехфазная и вторичная многофазная обмотки, причем аксиальный магнитопровод со вторичной многофазной обмоткой выполнен с возможностью вращения относительно неподвижного аксиального магнитопровода с первичной трехфазной обмоткой вокруг их общей оси симметрии, а между аксиальными магнитопроводами имеется воздушный зазор, необходимый для их взаимного перемещения, при этом в верхней части корпуса дополнительно установлены корректирующий двигатель, вал которого закреплен в подшипниковых узлах, и корректор-задатчик фазы и частоты, имеющий первый и второй входы, в нижней части вала корректирующего двигателя установлены токосъемные кольца, выполненные в форме концентрических окружностей и соединенные с фазами вторичной многофазной обмотки, а в нижней части корпуса установлены скользящие контакты, при этом аксиальный магнитопровод с вторичной многофазной обмоткой жестко закреплен на валу корректирующего двигателя посредством диска, к первичной трехфазной обмотке подключен первый вход, а к вторичной многофазной обмотке второй вход корректора-задатчика фазы и частоты, выход которого подключен ко входу корректирующего двигателя. 2 ил.

Наверх