Полезная модель относится к области электротехники, в частности преобразовательной технике, а точнее к трансформаторам с вращающимся магнитным полем. Оно может быть использовано в качестве входного преобразовательного устройства электротехнических устройств и систем электроснабжения.The utility model relates to the field of electrical engineering, in particular, converting technology, and more specifically to transformers with a rotating magnetic field. It can be used as an input converting device of electrical devices and power supply systems.
Известен трансформатор с вращающимся магнитным полем (патент RU 2335027, МПК H01F 30/14 Однофазно-трехфазный трансформатор с вращающимся магнитным полем, опубликовано 27.09.2008 Бюл. №27). Он содержит две первичные обмотки, размещенные на тороидальном магнитопроводе и сдвинутые в пространстве относительно друг друга под углом 90°. Их начала соединены между собой через фазосдвигающий конденсатор. Три вторичные обмотки размещены на сердечнике и сдвинуты относительно друг друга на угол 120°. Каждая из первичных обмоток содержит первую и вторую катушечные группы, состоящие из 4-х катушек, уложенных в 32 пазах. Этот трансформатор близок к предполагаемому по принципу формирования кругового магнитного поля, но отличается конструктивно исполнением двух первичных обмоток и способом реализации сдвига питающего напряжения обмоток. Недостатком данного трансформатора является неравномерность магнитного кругового потока из-за несимметричного исполнения первой и второй катушечных групп.Known transformer with a rotating magnetic field (patent RU 2335027, IPC H01F 30/14 Single-phase three-phase transformer with a rotating magnetic field, published September 27, 2008 Bull. No. 27). It contains two primary windings located on a toroidal magnetic circuit and shifted in space relative to each other at an angle of 90 °. Their beginnings are interconnected through a phase-shifting capacitor. Three secondary windings are placed on the core and are shifted relative to each other by an angle of 120 °. Each of the primary windings contains the first and second coil groups, consisting of 4 coils laid in 32 grooves. This transformer is close to that assumed by the principle of the formation of a circular magnetic field, but differs structurally in the execution of two primary windings and in the way of implementing a shift in the supply voltage of the windings. The disadvantage of this transformer is the unevenness of the magnetic circular flow due to the asymmetric design of the first and second coil groups.
Также известен однофазный трансформатор с вращающимся магнитным полем (патент RU 2333562, МПК H01F 30/14, Однофазный трансформатор с вращающимся магнитным полем, опубликовано 10.09.2008, Бюл. №25), который содержит четыре первичные обмотки, расположенные на тороидальном сердечнике, балластные резистор и индуктивность, многофазные вторичные обмотки. Для получения вращающегося магнитного поля первая, вторая и третья, четвертая обмотки расположены друг относительно друга на тороидальном магнитном сердечнике со сдвигом на 90°. Количество витков первой и четвертой обмоток больше в два раза, чем второй и третьей. Этот трансформатор наиболее близок к предполагаемому по своим конструктивным признакам, но отличается исполнением первичных обмоток и способом осуществления фазового сдвига напряжений. Недостатком данного трансформатора является невыполнение условия создания кругового поля, а именно неравенство намагничивающих сил, из-за несимметричного исполнения обмоток.Also known is a single-phase transformer with a rotating magnetic field (patent RU 2333562, IPC H01F 30/14, Single-phase transformer with a rotating magnetic field, published September 10, 2008, Bull. No. 25), which contains four primary windings located on the toroidal core, ballast resistor and inductance, multiphase secondary windings. To obtain a rotating magnetic field, the first, second, third, fourth windings are located relative to each other on a toroidal magnetic core with a shift of 90 °. The number of turns of the first and fourth windings is two times more than the second and third. This transformer is closest to what is expected by its design features, but differs in the design of the primary windings and in the manner in which the phase shift of the voltages is carried out. The disadvantage of this transformer is the failure to create a circular field, namely the inequality of the magnetizing forces, due to the asymmetric design of the windings.
Техническим результатом является получение многофазной системы напряжений из однофазного питающего напряжения без использования реактивных фазосдвигающих элементов.The technical result is to obtain a multiphase system of voltages from a single-phase supply voltage without the use of reactive phase-shifting elements.
Указанный технический результат достигается тем, что трансформатор с вращающимся магнитным полем содержит шестифазную вторичную обмотку и две намотанные на тороидальном сердечнике фазные обмотки, сдвинутые в пространстве на 90°. При этом каждая фазная первичная обмотка содержит две полуобмотки, включенные встречно. Первичные полуобмотки подключены к источнику постоянного напряжения посредством ключей (IGBT-модулей), коммутация которых между двумя первичными обмотками осуществляется с фазовым сдвигом в 90° и через 180° между полуобмотками каждой первичной обмотки.The specified technical result is achieved in that the transformer with a rotating magnetic field contains a six-phase secondary winding and two phase windings wound on a toroidal core, shifted in space by 90 °. Moreover, each phase primary winding contains two semi-windings included in the opposite direction. The primary half-windings are connected to the constant voltage source via switches (IGBT modules), the switching of which between the two primary windings is carried out with a phase shift of 90 ° and through 180 ° between the half-windings of each primary winding.
На фиг. 1 приведена схема трансформатора, где 1, 2 - контакты на источник постоянного напряжения, 3, 4 - ключи первой первичной обмотки, 5, 6 - ключи второй первичной обмотки 7, 8 - полуобмотки первой первичной обмотки, 9, 10 - полуобмотки второй первичной обмотки, 11 - тороидальный сердечный магнитопровод, 12, 13, 14 15, 16, 17 - фазы вторичной обмотки трансформатора. На фиг. 2 показана временная диаграмма управляющих импульсов, подаваемых на ключи, в качестве которых выступают IGBT-модули (полностью управляемые транзисторные модули), где Uy3, Uy4, Uy5, Uy6 - сигналы управления, подаваемые соответственно на ключи 3, 4, 5, 6.In FIG. 1 shows a transformer diagram, where 1, 2 are the contacts to the DC voltage source, 3, 4 are the keys of the first primary winding, 5, 6 are the keys of the second primary winding 7, 8 are the half-windings of the first primary winding, 9, 10 are the half-windings of the second primary winding , 11 - toroidal cardiac magnetic circuit, 12, 13, 14 15, 16, 17 - phase of the secondary winding of the transformer. In FIG. 2 shows a timing diagram of the control pulses applied to the keys, which are IGBT modules (fully controlled transistor modules), where U y3 , U y4 , U y5 , U y6 are the control signals supplied to the keys 3, 4, 5, respectively , 6.
Работа трансформатора, реализована следующим образом: зажимы 1 и 2 трансформатора подключаются к источнику постоянного напряжения. Далее зажим 1 подключается к началу катушки 7 через ключ 3 и к концу катушки 8 через ключ 4. Конец катушки 7, начало катушки 8 соединены в одну точку с концом катушки 9 и началом катушки 10 второй первичной обмотки. Начало катушки 9 соединено через ключ 5 с зажимом 1, конец катушки 10 соединен через ключ 6 с зажимом 2. Вторичная обмотка может быть выполнена для любого числа фаз при их расположении в соответствующих пазах магнитной системы.The operation of the transformer is implemented as follows: terminals 1 and 2 of the transformer are connected to a constant voltage source. Next, the clamp 1 is connected to the beginning of the coil 7 through the key 3 and to the end of the coil 8 through the key 4. The end of the coil 7, the beginning of the coil 8 are connected at one point with the end of the coil 9 and the beginning of the coil 10 of the second primary winding. The beginning of the coil 9 is connected through the key 5 to the clamp 1, the end of the coil 10 is connected through the key 6 to the clamp 2. The secondary winding can be performed for any number of phases when they are located in the corresponding grooves of the magnetic system.
Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что вращающееся магнитное поле может быть получено без использования балластной индуктивности и активного сопротивления, а также без фазосдвигающего конденсатора. Число витков в каждой полуобмотке одинаково.The novelty of the claimed technical solution lies in the fact that a rotating magnetic field can be obtained without the use of ballast inductance and active resistance, as well as without a phase-shifting capacitor. The number of turns in each half-winding is the same.
