SU1614071A1 - Устройство дл нагрузки источника электрической энергии - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, а именно к преобразовательным устройствам, св зывающим две сети переменного тока или сети переменного и посто нного тока. Целью изобретени   вл етс  уменьшение массы и стоимости устройства. Предложена конструкци  трансформаторов (первый и второй) с совмещенной магнитной системой, содержаща  магнитную систему, аналогичную магнитной системе обычной заторможенной асинхронной машины со статором 1, в пазах 2 которого уложены трехфазные первичные и многофазные вторичные обмотки двух трансформаторов, причем числа пар полюсов обмоток обоих трансформаторов отличаютс  друг от друга в четное число раз и число фаз вторичных обмоток  вл етс  нечетным числом больше трех. Ротор 3 выполнен заторможенным, гладким без пазов. Электрическа  энерги  потребл етс  от источника переменного тока и через выводы первого трансформатора поступает на управл емый многофазный выпр митель, который через инвертор, ведомый сетью, второй трансформатор передает электрическую энергию в другую сеть переменного тока. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

CPUl,1

Изобретение касаетс  устройств преобразовательной техники, св зывающих две сети переменного тока млн сети переменного и посто нного тока, и может быть ис- пользоаано при испытани х первичных 5 тепловых двигателей, привод щих во вращение генератор переменного и посто нного тока, а также при заводских или сдаточных испытани х автономных генерирующих устройств (например, судовых).10

Цель изобретени  - уменьшение массы и стоимости устройства,

На фиг. 1 изображена предлагаема  конструкци  трансформаторов с совмещённой магнитной системой; на фиг. 2 - схема 15 соЕзмещенной обмотки одного трансформатора , выполн ющей роль трехфазной первичной обмотки и многофазной вторичной обмотки: на фиг,.3 - схема внешних соединений предлагаемого устройства.20

На фиг. 1 изображена конструкци  трансформаторов с совмещенной магнитной системой, содержаща  магнитную систему (аналогичную магнитной системе обычной заторможенной асинхронной ма- 25 шины) со статором 1, в пазах 2 которого уло- жены трехфазные первичнь| е и многофазные вторичные обмотки двух трансформаторов, причем числа пар полюсов обмоток обоих трансформаторов отли- 30 чаютс  друг от друга в четное число раз, число фаз вторичных обмоток  вл етс  нечетным числом больше трех, а ротор 3 выполнен заторможенным, гладким, без пазов.35

На фиг, 2 изображена совмещенна  обмотка 4 одного трансформатора, общее число секций которой без остатка делитс  на три и на число фаз вторичной обмотки, секции совмещенной обмотки 4 соединены в 40 многоугольник, имеющий через первое равное число секций трехфазные выводы первичной обмотки, а через другое равное число секций - многофазные выводы 8-16 вторичной обмотки, Число фаз вторичной 45 обмотки  вл етс  нечетным и находитс  в пределах от 5 до 49. Очевидно, что первичную и вторичную обмотки трансформатора можно выполнить и раздельно, без электрической св зи между ними,50

На фиг. 3 изображена схема внешних соединений предлагаемого устройства, содержаща  трансформатор 17 с совмещенной магнитной системой (трансформатор 17 содержит трехфазные выводы 5-7 первич- 55 ной обмотки м многофазные выводы 8-16 вторичной обмотки первого трансформатора и аналогичные трехфазные выводы 18-20 первичной обмотки и многофазные выводы 21-29 вторичной второго трансформатора ), источник 30 электрической .энергии переменного тока, из которого энерги  может передаватьс  в сеть 31 переменного тока, управл емый многофазный мостовой выпр митель 32 и многофазный мостовой ведомый сетью инвертор 33.

Трансформатор с совмещенной магнитной системой (фиг. 1 и фиг. 2) работает следующим образом.

Конструктивно совмещенна  магАит- на  система трансформаторов выполнена в форме заторможенной асинхронной машины со статором 1, пазами 2 (в которых уложены первичные и вторичные обмотки первого и второго трансформаторов) и гладким без пазов неподвижным ротором 3, играющим роль магнито про вода.

Первична  и вторична  обмотки одного трансформатора уложены в одних и тех же пазах, чтобы полезно использовать часть потоков рассе ни  (дл  увеличени  магнитной св зи между обмотками), а также с целью исключени  возникновени  электро- магнитного момента на роторе.

Ротор выполнен гладким, без пазов дл  упрощени  технологии его изготовлени .

Обмотки трансформаторов выполнены аналогично первичной обмотке асинхронной машины, причем числа пар полюсов обмоток обоих трансформаторов отличаютс  друг от друга в четное число раз, а число фаз вторичных обмоток  вл етс  нечетным числом , большим трех. Первична  и вторична  обмотки одного трансформатора могут б ыть выполнены раздельно и совмещенными (по схеме автотрансформатора).

Отличие в четное число раз чисел пар полюсов обмоток трансформаторов позвол ет использовать одну и ту же магнитную систему, что уменьшает общий вес трансформаторов . Трансформаторы в атом случае магнитно не св заны, так как на длине полюсного делени  трансформатора с-меньшим числом пар полюсов укладываетс  четное число полуволн магнитного пол  другого трансформатора, соответственно дл  трансформатора с большим числом пар полюсов магнитное поле другого трансформатора под северным и южным полюсами имеет одинаковый знак. В результате магнитное поле одного трансформатора не вызывает по вление ЗДС в обмотках другого трансформатора.

Дл  дальнейшего уменьшени  массы и стоимости устройства первична  и вторична  обмотки каждого трансформатора объединены в одну совмещенную обмотку 4 одного трансформатора (фиг. 2), Совмещенна  обмотка 4 содержит общее число секций , которое без остатка делитс  на три и на

число фаз вторичной обмотки, равное та. Делаетс  это дл  того.чтобы иметь возможность выполнить симметричными выводы первичной трехфазной и вторичной та фазной обмоток (т2 3). На фиг. 2 показано, что совмещенна  обмотка 4 через первое равное число секций содержит трехфазные выводы 5-7 первичной обмотки, а через другое равное число секций - многофазные выводы 8-16 вторичной обмотки трансформатора . Применение совмещенных обмоток позвол ет получить экономию массы медного обмоточного провода примерно на 50%.

Дл  совмещенной обмотки 4 трансформатора невозможно измен ть коэффициент трансформации между первичной и вторичной обмотками одного трансформатора . Однако при испытании наиболее распространенного источника энергии (переменного тока) согласование напр жений возможно изменением угла отпирани  ведомого сетью инвертора.

Устройство дл  нагрузки источника электрической энергии (фиг. 3) работает следующим образом.;

Электрическа  энерги  поребл етс  от источника 30 электрической энергии переменного тока и через выводы 8-16 первого трансформатора поступает на управл емый многофазный мостовой выпр митель 32, который через ведомый сетью инвертор 33, второй трансформатор с многофазными выводами 21-29 и трехфазными выводами 18- 20 передает электрическую энергию в сеть 31 переменного тока.

Регулирование коэффициента мощности потребл емого от источника 30 энергии переменного тока осуществл ют изменением угла отпирани  тиристоров управл емого выпр мител  32, так как коэффициент мощности выпр мител  при пренебрежении углом коммутации вентилей равен

cos 1 cos а .

Регулирование величины передаваемого тока осуществл ют изменением угла отпирани  тиристоров ведомого сетью инвертора 33. Схемы управлени  тиристорами управл емого выпр мител  и ведомого сетью инвертора  вл ютс  типовыми.

В случае, ({огда источником электрической энергии  вл етс  генератор посто нного тока, то первый трансформатор и управл емый выпр митель 32 не используют . В этом случае генератор питает посто нным током ведомый сетью инвертор 33, который через второй трансформатор пере

дает электрическую энергию в сеть 31 переменного тока.

Предлагаемое устройство отличаетс  от известного тем, что первый и второй транс- 5 форматоры выполнены с совмещенной магнитной системой (фиг. 1).

Число т2 фаз вторичных обмоток трансформаторов прин то нечетным числом дл  увеличени  числа md пульсаций напр же- 10 ни  цепи посто нного тока за период. При нечетном тч величина md 2m2, а при четном т2 значение md m2.

Частота гармоник выпр мленного тока равна 15 fd(K)mdfiKd,

где fi - частота питающей сети;

Kd - 1,2,3,... - пор док гармоники выпр мленного тока.

Частота гармоник потребл емого из се- 20 ти тока равна

fi(K) (Kmd ±1)fi,,

где К - 1,2,3,... - пор док гармоник потребл емого из сети переменного тока.

Например, при числе фаз вторичной.об- 25 мотки трансформатора и мостового выпр мител  (или инвертора), paвнo л т2 5, частота пульсаций цепи выпр мленного тока при fi 50 Гц равна fo(K) Kd 500 Гц,

30 а частота гармоник потребл емого из сети тока равна

fi(K) (K 500+ 50) Гц. Если прин ть т2 49, то соответственно fd(K) Kd 4900 Гц; f 1{к) (К . 4900 4- 35 +50) Гц.

Следовательно, диапазон изменени  т2 от 5 до 49 обеспечивает практически целесообразный спектр подавлени  высших гармоник со стороны посто нного и пере- 0 менного токов.

Таким образом, с увеличением числа фаз вторичных обмоток (и соответственно чисел фаз мостового выпр мител  и мостового ведомого сетью инвертора) увеличива- 5 етс  пор док гармоник на сторонах посто нного и переменного токов выпр мител  и ведомого сетью инвертора, что уменьшает габариты, массу и стоимость сог ответствующих фильтров. 0

Преимуществом предлагаемого устрой- . ства (по сравнению с известным, который одновременно  вл етс  и базовым объектом )  вл етс  уменьшение его массы и сто- 5 иМости (за счет объединени  магнитных систем трансформаторов, уменьшени  массы и стоимости фильтров и повышени  пор дка генерируемых гармоник напр жени  и тока).

Claims (2)

1. Устройство дл  нагрузки источника электрическо энергии, содержащее первый трансформатор с первичной трехфаз- ной обмоткой, подключенной к входным выводам переменного тока.и вторичной обмоткой , подключенной к диагонал м переменного тока мостового выпр мител , который своими выводами посто нного то- ка подключен к выводам посто нного тока мостового инвертора, второй трансформатор с первичной трехфазной обмоткой, подключенной к выходным выводам переменного тока, и вторничной обмоткой, под- ключенной к диагонал м переменного тока мостового инвертора, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  массы и стоимости устройства, магнитна  система обоих трансформаторов  вл етс  совмещенной и выполнена в форме заторможенной асинхронной машины с гладким без лазов неподвижным ротором, в пазах статора которой уложены трехфазные первичные и многофазные вторичные обмотки обоих трансформаторов, причем числа пар полю- сов обмоток обоих трансформаторов отличаютс  друг от друга в четное число раз и число фаз вторичных обмоток  вл етс  нечетным числом больше трех, первична  и вторична  обмотки каждого трансформатора выполнены совмещенными, дл  чегъ общее число секций совмещенной обмотки без остатка делитс  на три и на число фаз вторичной обмотки, секции совмещенной обмотки соединены в многоугольник, имеющий через первое равное число секций трехфазные выводы первичной обмотки и через другое равное число секций многофазные выводы вторичной обмотки трансформатора.

2. Устройство по п. 1, отличающее- с   тем, что число фаз вторичной обмотки находитс  в пределах от 5 до 49.

(OutZ

Фиг.З