RU2192088C1 - Single-phase-to-three-phase voltage changer - Google Patents

Single-phase-to-three-phase voltage changer Download PDF

Info

Publication number
RU2192088C1
RU2192088C1 RU2001124135/09A RU2001124135A RU2192088C1 RU 2192088 C1 RU2192088 C1 RU 2192088C1 RU 2001124135/09 A RU2001124135/09 A RU 2001124135/09A RU 2001124135 A RU2001124135 A RU 2001124135A RU 2192088 C1 RU2192088 C1 RU 2192088C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
extreme
phase
specific
rods
magnetic
Prior art date
Application number
RU2001124135/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.А. Таранов
М.А. Юндин
Original Assignee
Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия filed Critical Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия
Priority to RU2001124135/09A priority Critical patent/RU2192088C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2192088C1 publication Critical patent/RU2192088C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: starting and controlling ac drives. SUBSTANCE: voltage changer has three-leg transformer with three secondary windings placed on respective legs and interconnected in star as well as two primary windings interconnected in series opposition and connected in series with supply mains; extreme legs are made of electric steels characterized in that ratio of specific magnetic reluctance to specific ohmic resistance of first extreme leg and ratio of specific magnetic reluctance to specific ohmic resistance of second leg are correlated by definite equation so that magnetic fluxes in extreme legs are relatively shifted 60 deg. apart. EFFECT: enhanced reliability of balanced voltages and stability of time characteristics. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания трехфазных электродвигателей от однофазной электросети. The invention relates to electrical engineering and can be used to power three-phase electric motors from a single-phase mains.

Известен преобразователь однофазного напряжения в многофазное /1/, в котором однофазным источником создаются магнитные потоки в разветвленной магнитной цепи, противодействующий магнитный поток возбуждается при помощи дополнительных вторичных обмоток, подключенных к конденсаторам. В результате взаимодействия основных и противодействующих магнитных потоков трехфазное напряжение индуктируется в основных вторичных обмотках. При этом угол фазового сдвига суммарного магнитного потока изменяют путем последовательно-встречного включения вторичных дополнительных обмоток разных трансформаторов и изменением емкости конденсаторов. A known converter of single-phase voltage to multiphase / 1 /, in which a single-phase source creates magnetic flux in a branched magnetic circuit, the opposing magnetic flux is excited using additional secondary windings connected to the capacitors. As a result of the interaction of the main and opposing magnetic fluxes, a three-phase voltage is induced in the main secondary windings. In this case, the phase shift angle of the total magnetic flux is changed by successively counter-switching on the secondary secondary windings of different transformers and by changing the capacitance of the capacitors.

Недостатком данного преобразователя является сложность его реализации и пониженная надежность, вызванная использованием конденсаторов. The disadvantage of this converter is the complexity of its implementation and reduced reliability caused by the use of capacitors.

Известен также преобразователь однофазного напряжения в трехфазное /2/, принятый за прототип, в котором противодействующий магнитный поток в одном из стержней трехфазного магнитопровода возбуждается при помощи короткозамкнутой обмотки, благодаря чему в крайних стержнях трехстержневого трансформатора образуются магнитные потоки, сдвинутые между собой по фазе на 60o, которые в среднем стержне геометрически вычитаются и образуют третий магнитный поток. Возбужденные результирующие магнитные потоки индуктируют в каждой из трех вторичных обмоток, находящихся на стержнях, электродвижущие силы, образующие трехфазную систему напряжений.Also known is a single-phase to three-phase voltage converter / 2 /, adopted as a prototype, in which the opposing magnetic flux in one of the rods of a three-phase magnetic circuit is excited using a short-circuited winding, due to which magnetic fluxes are formed in the extreme rods of a three-rod transformer, phase-shifted 60 o , which in the middle rod are geometrically subtracted and form a third magnetic flux. Excited resulting magnetic fluxes induce in each of the three secondary windings located on the rods, electromotive forces forming a three-phase voltage system.

Присутствие короткозамкнутой обмотки в преобразователе приводит к дополнительному нагреву магнитопровода, что ухудшает его магнитные характеристики и является недостатком. The presence of a short-circuited winding in the converter leads to additional heating of the magnetic circuit, which degrades its magnetic characteristics and is a drawback.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности создания трехфазной симметричной системы напряжений со стабильными во времени характеристиками. The objective of the present invention is to increase the reliability of creating a three-phase symmetrical voltage system with stable characteristics over time.

Указанная задача решается тем, что в преобразователе однофазного напряжения в трехфазное, содержащем трехстержневой трансформатор с тремя вторичными обмотками, расположенными на каждом из стержней и соединенными между собой по схеме "звезда", и двумя первичными обмотками, расположенными на крайних стержнях и соединенными между собой последовательно-встречно и последовательно с выводом для подключения сети, крайние стержни выполнены из электротехнических сталей, для которых отношение удельного индуктивного магнитного сопротивления к удельному активному магнитному сопротивлению первого крайнего стержня и отношение удельного индуктивного магнитного сопротивления к удельному активному магнитному сопротивлению второго крайнего стержня связано выражением

Figure 00000002

где
Figure 00000003
- удельные индуктивные магнитные сопротивления соответственно первого и второго крайнего стержней;
Figure 00000004
- удельные активные магнитные сопротивления соответственно первого и второго крайнего стержней.This problem is solved in that in a single-phase voltage to three-phase converter containing a three-rod transformer with three secondary windings located on each of the rods and interconnected according to the star pattern, and two primary windings located on the extreme rods and interconnected in series - counterclockwise and sequentially with the output for connecting the network, the outer rods are made of electrical steel, for which the ratio of specific inductive magnetic resistance Specific activity reluctance first end of the rod and the ratio of the specific inductive magnetic resistance to the specific activity of the magnetic resistance of the second rod connected extreme expression
Figure 00000002

Where
Figure 00000003
- specific inductive magnetic resistance, respectively, of the first and second extreme rods;
Figure 00000004
- specific active magnetic resistances, respectively, of the first and second extreme rods.

Заявляемый преобразователь однофазного напряжения в трехфазное поясняется фигурой 1. На фигуре 2 приведена векторная диаграмма магнитодвижущих сил и магнитных потоков, поясняющая принцип работы преобразователя. The inventive converter of single-phase voltage to three-phase is illustrated by figure 1. Figure 2 shows a vector diagram of magnetomotive forces and magnetic flux, explaining the principle of operation of the Converter.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное содержит первичные намагничивающие обмотки 1, 2, расположенные на первом 3 и втором 4 крайнем стержне магнитопровода. На среднем стержне 5, как и на крайних стержнях 3, 4, размещены вторичные обмотки 6, 7, 8, соединенные между собой по схеме "звезда". Первичные обмотки включены между собой последовательно-встречно и последовательно с выводом 9 для подключения к однофазной сети. The single-phase to three-phase voltage converter contains primary magnetizing windings 1, 2 located on the first 3 and second 4 extreme terminal of the magnetic circuit. On the middle rod 5, as well as on the extreme rods 3, 4, secondary windings 6, 7, 8 are placed, interconnected according to the star pattern. The primary windings are connected to each other sequentially in the opposite direction and sequentially with terminal 9 for connection to a single-phase network.

Преобразователь работает следующим образом. The converter operates as follows.

При протекании в первичных обмотках 1, 2 (фиг.1) переменного тока в крайних стержнях под действием соответствующих магнитодвижущих сил (МДС) возбуждаются два магнитных потока φ1 и φ2 (фиг.2). Фазовый сдвиг между МДС и возбужденным ею магнитным потоком определяется соотношением магнитных сопротивлений на участке магнитной цепи. Если крайние участки магнитной цепи имеют одинаковое сечение и одинаковую длину, то угол потерь можно определять через отношение удельных магнитных сопротивлений как

Figure 00000005
(здесь в числителе индуктивное удельное магнитное сопротивление участка цепи, а в знаменателе активное удельное магнитное сопротивление). Так как у разных электротехнических сталей, из которых изготовлены крайние стержни, удельные магнитные сопротивления различны и подчиняются соотношению
Figure 00000006

то между МДС первой обмотки F1 и соответствующим ему магнитным потоком φ1 угол потерь в стали первого крайнего стержня будет отличаться от угла потерь между МДС F2 и соответствующим магнитным потоком φ2 второго крайнего стержня. Благодаря этому между магнитными потоками φ1 и φ2 в крайних стержнях преобразователя угол сдвига составит 60o. В среднем стержне преобразователя возбуждается суммарный результирующий магнитный поток φ3, который определится как:
Figure 00000007

Возбужденные магнитные потоки индуктируют во вторичных обмотках 6, 7, 8, размещенных на стержнях трансформатора, соответствующие ЭДС, которые по закону электромагнитной индукции
Figure 00000008
будут равны по модулю и иметь следующие фазовые сдвиги:
Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

Для симметричной последовательности и чередования фаз необходимо изменить на 180o фазу ЭДС E1. Эту операцию можно выполнить изменением маркировки зажимов начала и конца вторичной обмотки 6, расположенной на первом стержне 3 магнитопровода (фиг.1), или изменением направления намотки данной обмотки по отношению к двум другим вторичным обмоткам.When flowing in the primary windings 1, 2 (FIG. 1) of alternating current in the extreme rods under the action of the corresponding magnetomotive forces (MDS), two magnetic fluxes φ 1 and φ 2 (FIG. 2) are excited. The phase shift between the MDS and the magnetic flux excited by it is determined by the ratio of the magnetic resistances in the magnetic circuit section. If the extreme sections of the magnetic circuit have the same cross section and the same length, then the loss angle can be determined through the ratio of specific magnetic resistances as
Figure 00000005
(here in the numerator the inductive specific magnetic resistance of the circuit section, and in the denominator the active specific magnetic resistance). Since the different electrical steels of which the extreme rods are made, the specific magnetic resistances are different and obey the relation
Figure 00000006

then between the MDF of the first winding F 1 and the corresponding magnetic flux φ 1, the angle of loss in the steel of the first extreme bar will differ from the angle of loss between the MDF F 2 and the corresponding magnetic flux φ 2 of the second extreme bar. Due to this, between the magnetic fluxes φ 1 and φ 2 in the extreme rods of the Converter, the shear angle will be 60 o . In the middle rod of the transducer, the total resulting magnetic flux φ 3 , which is defined as:
Figure 00000007

The excited magnetic fluxes induce in the secondary windings 6, 7, 8, placed on the transformer rods, the corresponding EMF, which according to the law of electromagnetic induction
Figure 00000008
will be equal in magnitude and have the following phase shifts:
Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

For a symmetric sequence and phase rotation, it is necessary to change the phase of the EMF E 1 by 180 ° . This operation can be performed by changing the marking of the clamps of the beginning and end of the secondary winding 6 located on the first core 3 of the magnetic circuit (Fig. 1), or by changing the direction of winding of this winding with respect to two other secondary windings.

Использование указанного преобразователя позволяет эффективно использовать габарит трехфазного электродвигателя при питании его от однофазной сети. Using the specified Converter allows you to effectively use the dimension of a three-phase electric motor when it is powered from a single-phase network.

Источники информации
1. Авторское свидетельство 665376, Н 02 М 5/14, 1979 г.
Sources of information
1. Copyright certificate 665376, N 02 M 5/14, 1979

2. Патент Российской Федерации 2047262, Н 02 М 5/14, 1995 г. 2. Patent of the Russian Federation 2047262, N 02 M 5/14, 1995

Claims (1)

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, содержащий трехстержневой трансформатор с тремя вторичными обмотками, расположенными на каждом из стержней и соединенными между собой по схеме "звезда", и двумя первичными обмотками, расположенными на крайних стержнях и соединенными между собой последовательно-встречно и последовательно с выводом для подключения сети, отличающийся тем, что крайние стержни выполнены из электротехнических сталей, для которых отношение удельного индуктивного магнитного сопротивления к удельному активному магнитному сопротивлению первого крайнего стержня и отношение удельного индуктивного магнитного сопротивления к удельному активному магнитному сопротивлению второго крайнего стержня связаны выражением
Figure 00000012

где ρX1, ρX2 - удельные индуктивные магнитные сопротивления соответственно первого и второго крайних стержней;
ρR1, ρR2 - удельные активные магнитные сопротивления соответственно первого и второго крайних стержней.
A single-phase to three-phase voltage converter containing a three-rod transformer with three secondary windings located on each of the rods and interconnected according to the star pattern, and two primary windings located on the extreme rods and interconnected in series in the opposite direction and in series with the output for network connection, characterized in that the extreme rods are made of electrical steel, for which the ratio of specific inductive magnetic resistance to specific act the apparent magnetic resistance of the first extreme rod and the ratio of the specific inductive magnetic resistance to the specific active magnetic resistance of the second extreme rod are related by the expression
Figure 00000012

where ρ X1 , ρ X2 are the specific inductive magnetic resistances of the first and second extreme rods, respectively;
ρ R1 , ρ R2 are the specific active magnetic resistances of the first and second extreme rods, respectively.
RU2001124135/09A 2001-08-29 2001-08-29 Single-phase-to-three-phase voltage changer RU2192088C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001124135/09A RU2192088C1 (en) 2001-08-29 2001-08-29 Single-phase-to-three-phase voltage changer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001124135/09A RU2192088C1 (en) 2001-08-29 2001-08-29 Single-phase-to-three-phase voltage changer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2192088C1 true RU2192088C1 (en) 2002-10-27

Family

ID=20252941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001124135/09A RU2192088C1 (en) 2001-08-29 2001-08-29 Single-phase-to-three-phase voltage changer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2192088C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU181495U1 (en) * 2018-04-13 2018-07-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" Single-phase to balanced three-phase voltage converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU181495U1 (en) * 2018-04-13 2018-07-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" Single-phase to balanced three-phase voltage converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chiba et al. Inductances of cageless reluctance-synchronous machines having nonsinusoidal space distributions
JPH08168221A (en) Brushless three-phase synchronous generator
DE59910284D1 (en) MULTI-STRAND TRANSVERSAL FLOWING MACHINE
KR950013002A (en) 3-phase automatic transformer with balance function
Hsieh et al. Investigation on end winding inductance in motor stator windings
DE69315072D1 (en) AC POWER STAND
RU2192088C1 (en) Single-phase-to-three-phase voltage changer
RU2333562C1 (en) Single-phase transformer with rotating magnetic field
RU2082245C1 (en) Multiphase transformer
Chalmers et al. Modelling and simulation of the Torus generator
RU2124245C1 (en) Method for reversed single-phase-to-three-phase voltage changing
RU181495U1 (en) Single-phase to balanced three-phase voltage converter
US732822A (en) Alternating-current induction-motor.
RU2122255C1 (en) Method for changing single-phase voltage to three-phase supply and voltage changer implementing it
RU2503117C2 (en) Rotary frequency changer (versions)
Doherty et al. Short-circuit current of induction motors and generators
SU1617554A1 (en) Electric drive
RU2047262C1 (en) Single-phase-to-three-phase voltage changer
RU2216089C2 (en) Vibratory electric drive
RU2103785C1 (en) Electric motor
RU2129316C1 (en) Transformer (design versions)
Tachino et al. A phase converter using shading coil effect
RU58816U1 (en) SINGLE-PHASE VOLTAGE CONVERTER IN THREE-PHASE
RU2081498C1 (en) Single-phase-to-three-phase voltage changer
RU2131639C1 (en) Method for generation of three-phase voltage from single-phase voltage and converter which implements said method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040830