RU2503121C1 - Five-phase phase changer - Google Patents
Five-phase phase changer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503121C1 RU2503121C1 RU2012120378/07A RU2012120378A RU2503121C1 RU 2503121 C1 RU2503121 C1 RU 2503121C1 RU 2012120378/07 A RU2012120378/07 A RU 2012120378/07A RU 2012120378 A RU2012120378 A RU 2012120378A RU 2503121 C1 RU2503121 C1 RU 2503121C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- coil
- secondary winding
- coils
- main
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании выпрямителей для регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков для повышения их быстродействия, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в трехфазной сети.The invention relates to a conversion technique and can be used to create rectifiers for controlled electric drives of direct and alternating current for machines to increase their speed, as well as in converter substations for powering electrified railways, in the electrometallurgical and chemical industries to reduce the ripple of the rectified voltage and reduce the content of higher harmonic components in the alternating current curve in a three-phase network.
Из уровня техники известны преобразователи трехфазного переменного напряжения в пятифазное на основе трансформаторов Скотта (Ворфоломеев Г.Н., Мятеж С.В., Шуров Н.И. Пятифазный мостовой выпрямительный агрегат на основе схемы Скотта /Вестник КГТУ, Транспорт, Вып.39 Красноярск: Изд. КГТУ, 2005, с.21-25/).Converters of three-phase AC to five-phase voltage based on Scott transformers are known from the prior art (Vorfolomeev G.N., Myatezh S.V., Shurov N.I. Five-phase bridge rectifier unit based on the Scott scheme / Bulletin of KSTU, Transport, Issue. 39 Krasnoyarsk : Publishing House of KSTU, 2005, p.21-25 /).
Недостатком известных преобразователей является сложная схема трансформатора, обусловленная необходимостью получения соответствующего сдвига вторичных фазных напряжений.A disadvantage of the known converters is the complex circuit of the transformer, due to the need to obtain the corresponding shift of the secondary phase voltages.
Из уровня техники известен также многофазный преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с первичной и двумя группами вторичных обмоток, соединенных между собой по схеме «зигзаг». Трансформатор снабжен дополнительной группой вторичных обмоток (В.Казаков «Источники питания. Многофазные силовые трансформаторы-преобразователи и выпрямители» /Силовая электроника №4, 2006, с.7-15/).A multiphase converter of three-phase alternating voltage to DC is also known from the prior art, comprising a three-phase transformer with a primary and two groups of secondary windings interconnected in a zigzag pattern. The transformer is equipped with an additional group of secondary windings (V. Kazakov "Power supplies. Multiphase power transformers-converters and rectifiers" / Power electronics No. 4, 2006, p.7-15 /).
Недостатком этого устройства является большее число вторичных обмоток, что значительно усложняет конструкцию преобразователя, технологию его изготовления и приводит к перерасходу материалов.The disadvantage of this device is the greater number of secondary windings, which greatly complicates the design of the converter, the technology of its manufacture and leads to cost overruns.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому преобразователю является преобразователь, состоящий из трех однофазных трансформаторов, содержащих каждый по одной первичной обмотке и по пяти вторичных обмоток (Ворфоломеев Г.Н. и др. Обзор схемных решений преобразователей числа фаз на трансформаторах. Совершенствование технических средств электрического транспорта. /Сборник научных трудов. Выпуск 2. Новосибирск, 2001, с.78-96/). Таким образом, для реализации требуется трехфазная сеть, три однофазных трансформатора, первичные обмотки которых подключены к трехфазной сети с нулевым проводом 0 по одной из схем: «звезда» или «треугольник» и пять вторичных обмоток у каждого однофазного трансформатора (пятнадцать на все три фазы). Недостатком этого устройства является тот факт, что групповой трехфазный трансформатор уступает трехфазному трехстержневому трансформатору по своим весогабаритным показателям, а также преобразователь имеет большое число вторичных обмоток, что значительно усложняет конструкцию преобразователя, технологию его изготовления, приводит к перерасходу материалов и к увеличению стоимости.The closest technical solution to the proposed converter is a converter consisting of three single-phase transformers, each containing one primary winding and five secondary windings (GN Vorfolomeev and others. Overview of circuit solutions for phase number converters on transformers. Improving the technical means of electric transport . / Collection of scientific papers. Issue 2. Novosibirsk, 2001, p. 78-96 /). Thus, the implementation requires a three-phase network, three single-phase transformers, the primary windings of which are connected to a three-phase network with zero wire 0 according to one of the schemes: star or triangle and five secondary windings for each single-phase transformer (fifteen for all three phases ) The disadvantage of this device is the fact that a group three-phase transformer is inferior to a three-phase three-rod transformer in terms of weight and dimensions, and the converter has a large number of secondary windings, which greatly complicates the design of the converter, its manufacturing technology, leads to cost overruns and an increase in cost.
Техническим результатом заявленного изобретения является создание такой архитектуры преобразователя, которая позволяет сократить расход активных материалов при замене трехфазного группового трансформатора трехстержневым с меньшим числом вторичных обмоток, что в итоге позволяет улучшить весогабаритные показатели преобразователя, упростить конструкцию преобразователя, технологию его изготовления и уменьшить стоимость.The technical result of the claimed invention is the creation of such a converter architecture that can reduce the consumption of active materials when replacing a three-phase group transformer with a three-core one with fewer secondary windings, which ultimately allows to improve the overall dimensions of the converter, simplify the design of the converter, its manufacturing technology and reduce cost.
Поставленный технический результат решается за счет того, что пятифазный преобразователь числа фаз, представляющий собой трехфазный трансформатор, состоящий из трех катушек первичной обмотки и семи катушек вторичной обмотки с выходами пятифазного напряжения, согласно изобретению, шесть катушек вторичной обмотки выполнены в виде основных катушек вторичной обмотки по две на каждом стержне трансформатора, и одной дополнительной катушки вторичной обмотки, расположенной на том стержне трансформатора, на котором расположены две основные катушки вторичной обмотки, выполненные с отпайками, разделяющими число витков каждой из катушек в отношении (1-Tg600Tg180):(1+Tg600Tg180) от начала катушки, а две другие основные катушки вторичной обмотки выполнены с отпайками, разделяющими число витков этих катушек в отношении (1+Tg600Sin60/Sin720):(1-Tg600Sin60/Sin720) от начала катушки, и вместе с отпайками от двух других основных катушек вторичной обмотки и выходом дополнительной катушки вторичной обмотки представляют собой выходы пятифазной системы напряжений преобразователя, кроме того, все основные катушки вторичной обмотки соединены между собой узлами в один контур в виде «шестиугольника» таким образом, что напряжения между узлами образуют шестифазную систему напряжений, при этом, дополнительная катушка вторичной обмотки своим началом подсоединена к узлу контура «шестиугольника», который не связан с основными катушками вторичной обмотки той фазы, на стержне которой находится дополнительная катушка вторичной обмотки.The technical result is solved due to the fact that the five-phase converter of the number of phases, which is a three-phase transformer, consisting of three coils of the primary winding and seven coils of the secondary winding with five-phase voltage outputs, according to the invention, six coils of the secondary winding are made in the form of main coils of the secondary winding two on each transformer terminal, and one additional secondary coil located on that transformer terminal, on which two main secondary winding coils made with taps separating the number of turns of each coil in relation to (1-Tg60 0 Tg18 0 ) :( 1 + Tg60 0 Tg18 0 ) from the beginning of the coil, and two other main secondary coils are made with taps separating the number turns of these coils in relation to (1 + Tg60 0 Sin60 / Sin72 0 ) :( 1-Tg60 0 Sin6 0 / Sin72 0 ) from the beginning of the coil, and together with the solders from the other two main coils of the secondary winding and the output of the additional secondary winding coil are the outputs of the five-phase voltage system of the converter, in addition, all the main the carcasses of the secondary winding are interconnected by nodes in one circuit in the form of a “hexagon” in such a way that the voltages between the nodes form a six-phase voltage system, while the secondary coil of the secondary winding is connected to the node of the “hexagon” circuit, which is not connected to the main coils secondary winding of that phase, on the rod of which there is an additional secondary winding coil.
Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлена схема пятифазного преобразователя числа фаз, на фиг.2 - векторная диаграмма потенциалов на обмотках и отпайках от витков вторичных обмоток.The invention is illustrated by graphic materials, where in Fig. 1 a diagram of a five-phase converter of the number of phases is shown, in Fig. 2 is a vector diagram of potentials on the windings and soldering from the turns of the secondary windings.
Пятифазный преобразователь числа фаз состоит из трехфазного трансформатора, имеющего три катушки первичной обмотки: катушку 1 первичной обмотки, катушку 2 первичной обмотки и катушку 3 первичной обмотки, которые соединены по схеме «звезда», и подключены к трехфазной сети с нулевым проводом «0», шесть соединенных между собой основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток, имеющий одну дополнительную катушку 10 вторичной обмотки и отпайки 11, 12, 13, 14 от витков основных катушек 4, 5, 7, 9 вторичных обмоток. При этом начало основной катушки 4 вторичной обмотки соединено с началом основной катушки 8 вторичной обмотки, образуя узел А, конец основной катушки 8 вторичной обмотки соединен с концом основной катушки 6 вторичной обмотки, образуя узел В, начало основной катушки 6 вторичной обмотки соединено с началом основной катушки 5 вторичной обмотки, образуя узел С, конец основной катушки 5 вторичной обмотки соединен с концом основной катушки 9 вторичной обмотки, образуя узел D, начало основной катушки 9 вторичной обмотки соединено с началом основной катушки 7 вторичной обмотки, образуя узел Е, конец основной катушки 7 вторичной обмотки соединен с концом основной катушки 4 вторичной обмотки, образуя узел F и замыкая контур «шестиугольника» A, B, C, D, E, F. Каждая основная катушка вторичной обмотки трансформатора является стороной «шестиугольника» A, B, C, D, E, F, преобразующего симметричную трехфазную систему напряжений в симметричную шестифазную систему напряжений. Дополнительная катушка 10 вторичной обмотки подсоединяется своим началом 16 к вершине С «шестиугольника» A, B, C, D, E, F, с которой не связаны основные катушки 4 и 5 вторичных обмоток того же стержня, на котором находится дополнительная катушка 10 вторичной обмотки.A five-phase phase number converter consists of a three-phase transformer having three primary winding coils: a primary winding coil 1, a primary winding coil 2 and a primary winding coil 3, which are connected according to a star circuit and are connected to a three-phase network with a zero wire “0”, six interconnected
Определим теперь положение отпаек 11, 12, 13, 14 от витков основных катушек 4, 5, 7, 9 вторичных обмоток. Для этого воспользуемся векторной диаграммой, приняв число витков катушки пропорциональным длине соответствующего вектора напряжения на катушке. Анализ проведем на примере основной катушки 5 вторичной обмотки. Примем длину вектора напряжение на фазе шестифазного многоугольника (фиг.2) за единицу. Тогда число витков от начала основной катушки 5 вторичной обмотки до отпайки 12 от витков может быть представлено отрезком (5-12). Катет (12-17) - катет прямоугольного треугольника (0-12-17), противолежащий углу 180: катет (12-17)=U5Sin180, где U5 - фазное напряжение пятифазной системы напряжений, действующее на отпайках 11, 12, 13, 14 от витков и на выходном зажиме 15 дополнительной катушки 10 вторичной обмотки: U5=U6 Cos300/Cos180, U6 - напряжение на зажимах каждой основной катушки вторичной обмотки. Геометрический анализ векторной диаграммы дает следующее число витков дополнительной катушки: W10W2=(U6-U5)/U6=1-Cos300/Cosl80=0,089, W10=0,089W2. Здесь W2 - число витков каждой основной катушки вторичной обмотки. Величина токов, протекающих по основным катушкам 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток, равна линейному току Iл при симметричной пятифазной нагрузке, а величина тока, протекающего по дополнительной катушке 10 вторичной обмотки равна фазному току Iф симметричной пятифазной нагрузки.We now determine the position of the
Отпайки 11 и 12 от витков на основных катушках 4 и 5 вторичных обмоток делят число витков этих катушек в отношении, определяемом отношением отрезков (5-12):(12-С) ; (5-12)=U6Sin300-U5Sin180. Преобразуем второе слагаемое: U5Sin180=U6Cos300Sin180/Cos180=U6Cos300Tg180Sin300/Sin300=U6Sin300Ctg300Tg180. Тогда отрезок (5-12)=U6Sin300(1-Ctg300Tg180)=U6Sin300(1-Tg600Tg180). Отрезок (12-C)=U6Sin300+U5Sin180=U6Sin300(1+Tg600Tg180) и отпайки будут делить число витков основных катушек 4 и 5 вторичных обмоток в отношении (1-Tg600Tg180):(1+Tg600Tg180). Отпайки 13 и 14 от витков на основных катушках 7 и 9 вторичных обмоток делят число витков этих катушек в отношении, определяемом отношением отрезков (С-14):(14-D); (С-14)=U6Sin300-U5Sin60-U6Sin300(1-Ctg300Sin60/Cos180). Ctg300-Tg600, Cos180=Sin720. В итоге получаем: (С-14):(14-D)=(1-Tg600Sin60/Sin720):(1+Tg600Sin60/Sin720).Soldering 11 and 12 from the turns on the
Работа пятифазного преобразователя числа фаз осуществляется следующим образом. При подключении трехфазного трансформатора к трехфазной сети в стержнях трансформатора возникают три магнитных потока, сдвинутых по фазе друг относительно друга на третью часть периода или в градусном измерении на 1200. Выполнение вторичной обмотки в виде шести основных катушек 4, 5, ,7 ,8, 9 вторичных обмоток позволяет получить по два вторичных напряжения на каждой фазе с противоположной полярностью (со сдвигом на 1800). Таким образом, при трех напряжениях сети, сдвинутых по фазе на 1200, получаются шесть напряжений, сдвинутых друг относительно друга на 600. При соединении шести основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток так, как описано выше, получается «шестиугольник» A, B, C, D, E, F с симметричной шестифазной системой напряжений. Проведенный анализ показал, что на витках основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток, образующих «шестиугольник» A, B, C, D, E, F, находятся четыре точки a, c, d, e на отпайках 11, 12, 13, 14 от витков, потенциалы которых отличаются по фазе на одну пятую часть периода (что в градусном измерении равно 3600/5=720), а пятая точка b находится на выходном зажиме 15 дополнительной катушки 10 вторичной обмотки и таким образом создается пятифазная симметричная система напряжений.The five-phase converter of the number of phases is as follows. When a three-phase transformer is connected to a three-phase network, three magnetic fluxes appear in the transformer rods, which are phase shifted relative to each other by the third part of the period or in degree measurement by 120 0 . The execution of the secondary winding in the form of six
Таким образом, заявленная архитектура позволяет сократить расход активных материалов при замене трехфазного группового трансформатора трехстержневым с вдвое меньшим числом вторичных обмоток (с семью вместо пятнадцати), что в итоге позволяет улучшить весогабаритные показатели преобразователя, упростить конструкцию преобразователя, технологию его изготовления и уменьшить стоимость.Thus, the claimed architecture allows to reduce the consumption of active materials when replacing a three-phase group transformer with a three-core with half the number of secondary windings (with seven instead of fifteen), which ultimately allows to improve the overall dimensions of the converter, simplify the design of the converter, its manufacturing technology and reduce cost.
Анализ заявленного технического решения на соответствие требованиям условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the requirements of patentability showed that the characteristics indicated in the independent claim are interrelated with each other with the formation of a stable set of necessary features, unknown at the priority date from the prior art, sufficient to obtain the required synergistic (over-total) technical result.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.The properties regulated in the claimed compound by individual features are well known in the art and require no further explanation.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования при создании регулируемых электроприводов постоянного тока;- the object embodying the claimed technical solution, in its implementation is intended for use in the creation of adjustable DC electric drives;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the independent claim, the possibility of its implementation using the means and methods known from the prior art on the priority date on the priority date has been confirmed;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of patentability “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under applicable law.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120378/07A RU2503121C1 (en) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Five-phase phase changer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012120378/07A RU2503121C1 (en) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Five-phase phase changer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012120378A RU2012120378A (en) | 2013-12-10 |
RU2503121C1 true RU2503121C1 (en) | 2013-12-27 |
Family
ID=49682518
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012120378/07A RU2503121C1 (en) | 2012-05-17 | 2012-05-17 | Five-phase phase changer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2503121C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU826525A1 (en) * | 1978-06-02 | 1981-04-30 | Inst Elektrodinamiki Akademii | Converter of number of phases of three-phase voltage system |
SU907755A1 (en) * | 1980-01-04 | 1982-02-23 | Предприятие П/Я В-8639 | Method of control of two-transformer 12-phase converter |
SU1029354A1 (en) * | 1981-01-27 | 1983-07-15 | Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе | Device for converting three-phase voltage to polyphase |
CN2539346Y (en) * | 2002-04-15 | 2003-03-05 | 吴加林 | Multifunctional electric energy converter |
-
2012
- 2012-05-17 RU RU2012120378/07A patent/RU2503121C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU826525A1 (en) * | 1978-06-02 | 1981-04-30 | Inst Elektrodinamiki Akademii | Converter of number of phases of three-phase voltage system |
SU907755A1 (en) * | 1980-01-04 | 1982-02-23 | Предприятие П/Я В-8639 | Method of control of two-transformer 12-phase converter |
SU1029354A1 (en) * | 1981-01-27 | 1983-07-15 | Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе | Device for converting three-phase voltage to polyphase |
CN2539346Y (en) * | 2002-04-15 | 2003-03-05 | 吴加林 | Multifunctional electric energy converter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ворфоломеев Г.Н. и др. Обзор схемных решений числа фаз на трансформаторах., Совершенствование технических средств электрического транспорта. Сборник научных трудов. Выпуск 2, Новосибирск, 2001. с.78-96. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012120378A (en) | 2013-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2320550B1 (en) | Power transformer and power converter incorporating same | |
EP2320551B1 (en) | Thirty-six pulse power transformer and power converter incorporating same | |
JP2008178180A (en) | Rectifier circuit | |
US20160126857A1 (en) | Autotransformer with wide range of, integer turns, phase shift, and voltage | |
US8395469B2 (en) | Multi-phase transformer | |
RU2529180C1 (en) | Twelve-phase step-up autotransformer voltage converter | |
RU2503121C1 (en) | Five-phase phase changer | |
RU2526093C1 (en) | Twelve-phase stepdown autotransformer converter of phase number | |
CN112820524A (en) | Multi-phase transformer and rectifier system | |
RU2504070C1 (en) | Seven-phase transformer converter of phase number | |
RU2510568C1 (en) | Twelve-phase step-up autotransformer phase changer | |
RU2520558C2 (en) | Twelve-phase transformer-coupled phase converter | |
RU122213U1 (en) | AUTO TRANSFORMER-RECTIFIER DEVICE | |
RU2529178C1 (en) | Twelve-phase step-up autotransformer voltage converter | |
RU2529510C1 (en) | Twelve-pulse voltage transformer converter | |
RU143244U1 (en) | MULTI-PHASE TRANSFORMER PHASE NUMBER CONVERTER | |
RU2290741C2 (en) | Three-phase voltage rectifying device incorporating three energy flow conversion channels (alternatives) | |
RU2529215C1 (en) | Twelve-phase step-down autotransformer converter | |
RU152236U1 (en) | CONTACTLESS DC GENERATION SYSTEM | |
RU2487455C1 (en) | Nine-phase converter | |
RU91486U1 (en) | MULTI-PHASE CONVERTER | |
RU106753U1 (en) | ZERO-CURRENT CURRENT FILTER BASED ON SINGLE-PHASE TRANSFORMER WITH A ROTATING MAGNETIC FIELD | |
RU2661890C1 (en) | Variable voltage converter in constant (variants) | |
RU106754U1 (en) | DIRECT SEQUENCE CURRENT FILTER BASED ON A SINGLE-PHASE TRANSFORMER WITH A ROTATING MAGNETIC FIELD | |
SU1320870A1 (en) | Three-phase single-cycle a.c.-to-d.c.voltage converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180518 |