RU2823770C1 - Three-phase-multiphase transformer converter of number of phases - Google Patents
Three-phase-multiphase transformer converter of number of phases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2823770C1 RU2823770C1 RU2023131697A RU2023131697A RU2823770C1 RU 2823770 C1 RU2823770 C1 RU 2823770C1 RU 2023131697 A RU2023131697 A RU 2023131697A RU 2023131697 A RU2023131697 A RU 2023131697A RU 2823770 C1 RU2823770 C1 RU 2823770C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- phases
- multiphase
- coils
- transformer
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 57
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 9
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области электротехники, более конкретно к специальным трансформаторам, предназначенным для преобразования количества фаз. Предлагаемый трехфазно-многофазный трансформаторный преобразователь числа фаз может быть использован в системах многофазной передачи электроэнергии, в структуре преобразовательных устройств (инверторов и выпрямителей), для электроснабжения многофазных электрических машин, а также других многофазных устройств.The present invention relates to the field of electrical engineering, more specifically to special transformers intended for converting the number of phases. The proposed three-phase-multiphase transformer converter of the number of phases can be used in multiphase power transmission systems, in the structure of converter devices (inverters and rectifiers), for power supply of multiphase electrical machines, as well as other multiphase devices.
Известен многофазный трансформатор с тороидальным магнитопроводом, состоящим из нескольких частей, на торцах среднего магнитопровода выполнены пазы, в которые уложены обмотки, при этом боковые магнитопроводы выполнены без пазов (патент на изобретение РФ №2115186, МПК Н02М 5/14) [1]. Недостаток такого устройства в том, что при использовании магнитопровода тороидальной формы вращающийся магнитный поток проходит через участки магнитной цепи с большим магнитным сопротивлением, что приводит к увеличению тока намагничивания и потерь мощности.A multiphase transformer with a toroidal magnetic circuit consisting of several parts is known; slots are made on the ends of the middle magnetic circuit, into which the windings are laid, while the side magnetic circuits are made without slots (patent for invention of the Russian Federation No. 2115186, IPC H02M 5/14) [1]. The disadvantage of such a device is that when using a toroidal magnetic circuit, the rotating magnetic flux passes through sections of the magnetic circuit with high magnetic resistance, which leads to an increase in the magnetization current and power losses.
Известен двенадцатифазный трансформаторный преобразователь числа фаз, представляющий собой трехфазный трансформатор, состоящий из трех катушек первичной обмотки и шести катушек вторичной обмотки с отпайками и двенадцатью выходами симметричного двенадцатифазного напряжения (патент на изобретение РФ №2520558, МПК Н02М 5/14) [2]. К недостаткам такого устройства можно отнести сложную схему соединений выводов катушек и их отпаек для формирования многофазной вторичной обмотки, а также возможность получения только двенадцатифазного напряжения на выводах вторичной обмотки.A twelve-phase transformer phase number converter is known, which is a three-phase transformer consisting of three primary winding coils and six secondary winding coils with taps and twelve outputs of symmetrical twelve-phase voltage (patent for invention of the Russian Federation No. 2520558, IPC H02M 5/14) [2]. The disadvantages of such a device include a complex circuit for connecting the coil terminals and their taps to form a multi-phase secondary winding, as well as the possibility of obtaining only twelve-phase voltage at the terminals of the secondary winding.
Известен многофазный трансформаторный преобразователь числа фаз, представляющий собой трехфазный трансформатор, состоящий из трех катушек первичной обмотки и девяти катушек вторичной обмотки с отпайками и двенадцатью выходами симметричного многофазного напряжения (патент на полезную модель РФ №143244, МПК Н02М 5/14) [3]. К недостаткам такого устройства можно отнести сложную схему соединений выводов катушек и их отпаек для формирования многофазной вторичной обмотки, что увеличивает расход провода на изготовление соединений и ухудшает массогабаритные показатели устройства.A multiphase transformer phase number converter is known, which is a three-phase transformer consisting of three primary winding coils and nine secondary winding coils with taps and twelve symmetrical multiphase voltage outputs (patent for utility model of the Russian Federation No. 143244, IPC H02M 5/14) [3]. The disadvantages of such a device include a complex connection diagram of the coil terminals and their taps to form a multiphase secondary winding, which increases the wire consumption for making connections and worsens the weight and size characteristics of the device.
Наиболее близким по технической сущности является трансформаторный преобразователь числа фаз, рассмотренный в [4]. Это устройство принято за прототип (стр. 28, рис. 3.1) [4].The closest in technical essence is the transformer phase number converter, considered in [4]. This device is taken as a prototype (p. 28, Fig. 3.1) [4].
Трансформаторный преобразователь числа фаз реализован с использованием трехстержневого ферромагнитного сердечника, первичная трехфазная обмотка состоит из трех катушек, размещенных по одной на разных стержнях сердечника, у вторичной многофазной обмотки каждая фаза состоит из трех последовательно соединенных между собой катушек, размещенных по одной на разных стержнях трехстержневого сердечника.The transformer phase number converter is implemented using a three-rod ferromagnetic core, the primary three-phase winding consists of three coils, one located on each of the different rods of the core, in the secondary multi-phase winding each phase consists of three coils connected in series, one located on each of the different rods of the three-rod core.
У такого трансформаторного преобразователя числа фаз на каждом стержне необходимо разместить m+1 катушек с различным количеством витков (m - число фаз вторичной обмотки), что усложняет изготовление устройства, охлаждение его активной части. Также сложнее обеспечить одинаковые индуктивные сопротивления фаз вторичной обмотки, так как магнитный поток поля рассеивания сцепляется с неполными и разными числами витков большого количества катушек, формирующих фазы вторичной многофазной обмотки.In such a transformer converter of the number of phases, it is necessary to place m+1 coils with different numbers of turns on each rod (m is the number of phases of the secondary winding), which complicates the manufacture of the device, cooling its active part. It is also more difficult to ensure the same inductive resistances of the phases of the secondary winding, since the magnetic flux of the scattering field is coupled with incomplete and different numbers of turns of a large number of coils that form the phases of the secondary multiphase winding.
Цель изобретения - упрощение технологии изготовления, уменьшение несимметрии сопротивлений фазных обмоток трехфазно-многофазного трансформаторного преобразователя числа фаз.The purpose of the invention is to simplify the manufacturing technology and reduce the asymmetry of the resistances of the phase windings of a three-phase-multiphase transformer converter of the number of phases.
Технический результат, достигаемый изобретением, - упрощение технологии изготовления, уменьшение несимметрии электрических сопротивлений фазных обмоток трехфазно-многофазного трансформаторного преобразователя.The technical result achieved by the invention is a simplification of the manufacturing technology and a reduction in the asymmetry of the electrical resistances of the phase windings of a three-phase-multiphase transformer converter.
Технический результат достигается тем, что на каждом стержне многостержневого сердечника трансформаторного преобразователя числа фаз не зависимо от количества фаз вторичной обмотки размещается по четыре катушки (три катушки для трехфазной первичной обмотки и одна для многофазной вторичной обмотки), что упрощает технологию изготовления устройства. Каждая из трех фаз первичной обмотки состоит из нескольких последовательно соединенных катушек, по одной размещенных на разных стержнях сердечника. Общее количество витков трех катушек первичной обмотки, размещенных на одном стержне сердечника, равны между собой, также одинаковое общее количество витков катушек каждой фазы первичной обмотки. Это позволяет уменьшить несимметрию электрических сопротивлений обмоток устройства. Изобретение поясняется чертежами.The technical result is achieved by the fact that on each rod of the multi-rod core of the transformer converter of the number of phases, regardless of the number of phases of the secondary winding, four coils are placed (three coils for a three-phase primary winding and one for a multi-phase secondary winding), which simplifies the manufacturing technology of the device. Each of the three phases of the primary winding consists of several series-connected coils, one placed on each rod of the core. The total number of turns of the three coils of the primary winding, placed on one rod of the core, are equal to each other, as well as the same total number of turns of the coils of each phase of the primary winding. This makes it possible to reduce the asymmetry of the electrical resistances of the windings of the device. The invention is explained by drawings.
На фиг. 1 изображен многостержневой ферромагнитный сердечник трансформаторного преобразователя числа фаз, на каждом стержне размещены по четыре катушки, три из которых являются частью первичной трехфазной обмотки, четвертая - вторичной многофазной обмотки. Каждая фаза первичной обмотки состоит из последовательно соединенных между собой катушек, размещенных по одной на каждом стержне многостержневого ферромагнитного сердечника (см. фиг. 1). Катушки первичной обмотки изготавливаются с различным направлением намотки для обеспечения необходимой МДС катушек на каждом стержне с заданным значением начальной фазы.Fig. 1 shows a multi-rod ferromagnetic core of a transformer phase converter, on each rod there are four coils, three of which are part of the primary three-phase winding, the fourth is a secondary multi-phase winding. Each phase of the primary winding consists of coils connected in series with each other, one placed on each rod of the multi-rod ferromagnetic core. (see Fig. 1). The primary winding coils are manufactured with different winding directions to ensure the required magnetomotive force of the coils on each rod with a given initial phase value.
На фиг. 2 изображена векторная диаграмма, поясняющая формирование многофазной (в качестве примера пятифазной) симметричной системы МДС в стержнях сердечника устройства. Направление намотки катушек первичной обмотки, у которых МДС с разными знаками (см. фиг. 2), должно быть различным.Fig. 2 shows a vector diagram explaining the formation of a multiphase (as an example, a five-phase) symmetrical magnetomotive force system in the core bars of the device. The winding direction of the primary winding coils, which have magnetomotive forces with different signs (see Fig. 2), must be different.
Работа предлагаемого трансформаторного преобразователя числа фазOperation of the proposed phase number transformer converter
Выводы А, В, С первичной обмотки подключаются к трехфазной сети. Переменный ток, протекающий по катушкам каждой фазы первичной обмотки, создает переменные МДС. Количество витков каждой катушки первичной трехфазной обмотки рассчитывается таким образом, чтобы геометрическая сумма МДС трех катушек первичной обмотки на каждом стержне сердечника обеспечивала МДС с заданной начальной фазой. Начальные фазы суммарных значений МДС катушек первичной обмотки размещенных на соседних стержнях отличаются на угол 2π/m (m>3). В каждом стержне многостержневого ферромагнитного сердечника возникает переменный магнитный поток с заданной начальной фазой, который наводит в катушках вторичной обмотки многофазную симметричную систему ЭДС. Это позволяет обеспечить многофазную симметричную систему напряжений на выводах Ph1 - Phm вторичной обмотки.Terminals A, B, C of the primary winding are connected to a three-phase network. Alternating current flowing through the coils of each phase of the primary winding creates alternating magnetomotive forces. The number of turns of each coil of the primary three-phase winding is calculated so that the geometric sum of the magnetomotive forces of the three coils of the primary winding on each rod of the core provides a magnetomotive force with a given initial phase. The initial phases of the total values of the magnetomotive forces of the coils of the primary winding located on adjacent rods differ by an angle of 2π/m (m>3). In each rod of the multi-rod ferromagnetic core, an alternating magnetic flux with a given initial phase arises, which induces a multiphase symmetrical EMF system in the coils of the secondary winding. This allows for a multiphase symmetrical voltage system at the terminals Ph 1 - Ph m of the secondary winding.
Достоинство предлагаемого устройства состоит в том, что оно позволяет упростить изготовление и размещение катушек трансформатора на стержнях, так как общее количество витков трех катушек первичной обмотки на каждом стержне одинаковое, а также отсутствует необходимость формировать одну или несколько отпаек каждой катушки и обеспечивать соединение катушек в различные сложные схемы.The advantage of the proposed device is that it simplifies the manufacture and placement of transformer coils on the rods, since the total number of turns of the three primary winding coils on each rod is the same, and there is no need to form one or more taps of each coil and ensure the connection of coils into various complex circuits.
Трансформаторный преобразователь числа фаз с предложенной конструкцией активной части позволяет обеспечить многофазную симметричную систему напряжений с любым количеством фаз вторичной обмотки, большим трех.The transformer phase number converter with the proposed design of the active part allows for a multiphase symmetrical voltage system with any number of secondary winding phases greater than three.
Источники информацииSources of information
1. Пат. RU(11) 2115186 (13) С1 МПК Н02М 5/14. Многофазный трансформатор / В.А. Атрощенко, Н.А. Сингаевский, Б.X. Гайтов и др. - №96117232/09; Заявл. 26.08.1996; Опубл. 10.07.1998. Бюл. №18.1. Patent RU(11) 2115186 (13) C1 IPC H02M 5/14. Multiphase transformer / V.A. Atroschenko, N.A. Singaevsky, B.Kh. Gaitov et al. - No. 96117232/09; Claimed 26.08.1996; Published 10.07.1998. Bulletin No. 18.
2. Пат. RU(11) 2520558 (13) С2 МПК Н02М 5/14. Двенадцатифазный трансформаторный преобразователь числа фаз / С.Н. Григорьев, В.А. Сучков, Ю.И. Солуянов. - №2012130809/07; Заявл. 19.07.2012; Опубл. 27.06.2014. Бюл. №18.2. Patent RU(11) 2520558 (13) C2 IPC H02M 5/14. Twelve-phase transformer phase number converter / S.N. Grigoriev, V.A. Suchkov, Yu.I. Soluyanov. - No. 2012130809/07; Cl. 19.07.2012; Published 27.06.2014. Bulletin No. 18.
3. Пат. RU(11) 143244 (13) U1 МПК Н02М 5/14. Многофазный трансформаторный преобразователь числа фаз / Ю.В. Рахманова, Л.Э. Рогинская, А.С. Горбунов, П.В. Шилов. - №2014108411/07; Заявл. 04.03.2014; Опубл. 20.07.2014. Бюл. №20.3. Patent RU(11) 143244 (13) U1 IPC H02M 5/14. Multiphase transformer phase number converter / Yu.V. Rakhmanova, L.E. Roginskaya, A.S. Gorbunov, P.V. Shilov. - No. 2014108411/07; Claimed 04.03.2014; Published 20.07.2014. Bulletin No. 20.
4. Закарюкин, В.П. Моделирование многофазных линий электропередачи: монография / В.П. Закарюкин, А В. Крюков. - Иркутск: ИрГУПС, 2014. - 168 с.4. Zakaryukin, V.P. Modeling of multiphase power transmission lines: monograph / V.P. Zakaryukin, A. V. Kryukov. - Irkutsk: IrGUPS, 2014. - 168 p.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2823770C1 true RU2823770C1 (en) | 2024-07-30 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5402053A (en) * | 1993-08-26 | 1995-03-28 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Single phase to three phase converter capable of variable speed motor operation |
| RU2115186C1 (en) * | 1996-08-26 | 1998-07-10 | Кубанский государственный технологический университет | Multiphase transformer |
| US6831849B2 (en) * | 2001-04-11 | 2004-12-14 | Meritor Light Vehicle Technology, Llc | Conversion of single phase to multiple phase alternating current |
| RU2520558C2 (en) * | 2012-07-19 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Twelve-phase transformer-coupled phase converter |
| RU143244U1 (en) * | 2014-03-04 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | MULTI-PHASE TRANSFORMER PHASE NUMBER CONVERTER |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5402053A (en) * | 1993-08-26 | 1995-03-28 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Single phase to three phase converter capable of variable speed motor operation |
| RU2115186C1 (en) * | 1996-08-26 | 1998-07-10 | Кубанский государственный технологический университет | Multiphase transformer |
| US6831849B2 (en) * | 2001-04-11 | 2004-12-14 | Meritor Light Vehicle Technology, Llc | Conversion of single phase to multiple phase alternating current |
| RU2520558C2 (en) * | 2012-07-19 | 2014-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Twelve-phase transformer-coupled phase converter |
| RU143244U1 (en) * | 2014-03-04 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | MULTI-PHASE TRANSFORMER PHASE NUMBER CONVERTER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2576990C (en) | Auto-transformer for use with multiple pulse rectifiers | |
| EP2320550B1 (en) | Power transformer and power converter incorporating same | |
| EP2320551B1 (en) | Thirty-six pulse power transformer and power converter incorporating same | |
| KR0138481B1 (en) | Three phase autotransformer | |
| US7750782B1 (en) | Nine-phase autotransformer | |
| RU2638151C2 (en) | Three-phase-two-phase stationary transformer with enhanced coupled magnetic flux | |
| RU2823770C1 (en) | Three-phase-multiphase transformer converter of number of phases | |
| RU2115186C1 (en) | Multiphase transformer | |
| CN116095895A (en) | Battery cell heating device and lithium battery equipment | |
| RU2333562C1 (en) | Single-phase transformer with rotating magnetic field | |
| RU206352U1 (en) | Short-circuited transformer device for converting a single-phase electrical signal into a six-phase one | |
| RU2640571C1 (en) | Three-phase-single-phase transformer of evseev | |
| US8183850B2 (en) | Power converting device and power supply apparatus | |
| RU84163U1 (en) | CONTROLLED CURRENT LIMITING REACTOR (OPTIONS) | |
| RU2604491C1 (en) | Three-phase alternating voltage cascade converter (versions) | |
| RU2656612C1 (en) | Three-phase and single-phase transformer | |
| RU113416U1 (en) | MULTI-PHASE TRANSFORMER | |
| SU1539928A1 (en) | Device for conversion of three-phase voltage to nine-phase voltage | |
| KR20050051838A (en) | Secondary Coil Connecting Method & Structure for 3-stage transformer to reduce the Electric Power Loss | |
| RU67793U1 (en) | SINGLE-PHASE TRANSFORMER WITH A ROTATING MAGNETIC FIELD | |
| RU2683246C1 (en) | Single-phase load by the three-phase network phases uniform distribution device | |
| SU760337A1 (en) | Three-phase static ferromagnetic frequency doubler | |
| RU168504U1 (en) | TRANSFORMER - TWO-PHASE VOLTAGE CONVERTER TO THREE-PHASE | |
| SU1642565A1 (en) | Device for conversion of frequency and of phase number | |
| RU2290739C1 (en) | Power supply for single-phase inductive-resistive loads affording balance of three-phase primary network |