WO2018021935A1 - Transformer and autotransformer of alternating and direct current, and operating method thereof - Google Patents

Transformer and autotransformer of alternating and direct current, and operating method thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2018021935A1
WO2018021935A1 PCT/RU2017/000157 RU2017000157W WO2018021935A1 WO 2018021935 A1 WO2018021935 A1 WO 2018021935A1 RU 2017000157 W RU2017000157 W RU 2017000157W WO 2018021935 A1 WO2018021935 A1 WO 2018021935A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
windings
voltage
certain
autotransformer
transformer
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/000157
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Михайлович КРИШТОП
Original Assignee
Анатолий Михайлович КРИШТОП
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 Анатолий Михайлович КРИШТОП filed Critical Анатолий Михайлович КРИШТОП
Publication of WO2018021935A1 publication Critical patent/WO2018021935A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J5/00—Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K47/00—Dynamo-electric converters
    • H02K47/02—AC/DC converters or vice versa
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/44—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by combination of static with dynamic converters; by combination of dynamo-electric with other dynamic or static converters

Definitions

  • the group of inventions relates to the field of electric power and the claimed technical solutions make it possible to create reversible high-voltage converting electric devices of a single design with an original way of functioning: a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, as well as a transformer or autotransformer of direct current, which can be used to obtain new simpler and, as a result, more reliable schemes for the transformation of electricity between power systems dc voltages of different classes between AC power and DC power systems of different voltage classes, and also between the AC power systems of different frequencies industrially identical or different voltage classes.
  • a device is known from the prior art — an alternating current transformer (from Latin transformo — to convert) —a static electromagnetic device having two or more inductively coupled windings on a magnetic circuit and intended for conversion by electromagnetic induction of one or more systems (volts) of alternating current into one or several other systems (voltages), without changing the frequency of the alternating current and carrying out the conversion of alternating voltage and / or galvanic isolation in electric power industry, electronics and radio engineering, and also it is known a device — an autotransformer of alternating current — a variant of an alternating current transformer in which the primary and secondary windings are connected directly, and due to this, have not only magnetic coupling, but also electrical connection.
  • the autotransformer winding has several conclusions (at least 3), by connecting to which, different voltages can be obtained.
  • semiconductor high-voltage converter substations with inserts of high-voltage direct current lines between them are used for communication between DC and AC power systems or between AC power systems of different industrial frequencies
  • semiconductor high-voltage converter transformers are used for communication between DC power systems of different voltage classes substations with inserts between them of high-voltage alternating current lines.
  • semiconductor high-voltage converter substations are complex structures consisting of AC transformers with rectifiers and / or inverters and not representing a single device comparable in ease of operation with an AC transformer, which could be used in quality of reversible high-voltage converting electrical devices of a single design, to obtain simpler and, as a result, more reliable transformation schemes electricity between DC power systems of different voltage classes, between AC power systems and DC power systems of different voltage classes, as well as between AC power systems of different industrial frequencies of the same or different voltage classes, and in addition to the disadvantages of high-voltage semiconductor Converting substations include the fact that road converters, HVAC interface converters face reactive power problems, converters generate gar Onics require filters and also the fact that the shape of their output voltage strongly depends on the shape of the input, for example, the direct current of rectifier substations is pulsating, and the form of alternating current inverter is far from sinusoidal, and in addition there are operational difficulties, such as the occurrence of significant overvoltages arising in the following
  • the objective of achieving the technical result to which the claimed group of inventions is directed is to create reversible high-voltage converting electrical devices of a unified design to obtain simpler and, as a result, more reliable power transformation schemes between DC power systems of different voltage classes, between AC power systems and DC power systems of different voltage classes, as well as between AC power systems of different industrial x frequency identical or different voltages classifica- Sov.
  • an alternating and direct current transformer contains at least one composite winding of a certain class of alternating current voltage, composed of a certain number of interconnected according to a certain electric circuit, windings of fixed stators of linear reversible AC electric machines of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of constant of coils, at least one composite winding of a certain class of DC voltage, composed of a certain number of connected together according to a certain electrical circuit, the windings of fixed stators of linear reversible DC electric machines of the same parameters that have a common movable armature from a combination of pos permanent magnets, an annular flywheel that can rotate at an angular speed corresponding to a synchronous industrial AC frequency, consisting of a combination of permanent magnets, which are also a common anchor for all linear reversible AC and DC electric machines with
  • a common movable armature consisting of a combination of constant of coils
  • the transformer of alternating and direct currents contains an annular flywheel, consisting of a combination of permanent electromagnets.
  • an autotransformer of alternating and direct currents contains at least one composite winding of a certain class of AC voltage, composed of a certain number, connected between each other a specific electrical circuit, the windings of fixed stators of linear reversible AC electric machines of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of post of magnets, at least one composite winding of a certain class of direct current voltage, composed of a certain number of interconnected by a certain electrical circuit, windings of fixed stators of linear reversible direct current electric machines of the same parameters, which have a common movable armature from a combination of permanent magnets, an annular flywheel having the ability to rotate at an angular speed corresponding to a synchronous industrial frequency of an alternating current, consisting of combinations of permanent magnets, which are also a common anchor for all linear reversible electric machines of alternating and constant current
  • DC transformers are formed by other DC transformer windings of certain voltage classes of autotransformer AC and DC currents.
  • the autotransformer of alternating and direct currents contains an annular flywheel, consisting of a combination of permanent electromagnets.
  • a DC transformer contains at least two composite windings of different classes of DC voltage, each of which is composed of a certain number, connected to each other by a certain electrical scheme, windings of fixed stators of linear reversible direct current electric machines of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of permanent magnets s, an annular flywheel, which has the ability to rotate at a certain angular velocity, consisting of a combination of permanent magnets, which in this case are also a common anchor for all linear reversible direct current electric machines, thus having the possibility of combining a common rotating magnetic field of an annular flywheel.
  • the DC transformer contains an annular flywheel, consisting of a combination of constant electromagnets.
  • a DC autotransformer contains at least two composite windings of different classes of DC voltage, each of which is composed of a certain number, connected to each other by a certain electrical scheme, windings of fixed stators of linear reversible direct current electric machines of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of constant m gnitov, ring flywheel, which has the ability to rotate at a certain angular velocity, consisting of a combination of permanent magnets, which in this case are also a common anchor for all linear reversible direct current electric machines, thus having the possibility of combining common rotating magnetic field of the annular flywheel, and the conclusions (at least 3) of the first composite DC windings form the primary and secondary DC windings of certain voltage classes of the autotransformer current, and conclusions (at least 2) of each subsequent composite windings, form a certain number of windings of
  • the DC autotransformer contains an annular flywheel, consisting of a combination of constant electromagnets.
  • TAPPT and / or TAPT alternating and direct currents and / or transformer and autotransformer of direct current
  • figure 1 presents a functional diagram of the invention, for an embodiment in the form of a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, containing an annular flywheel 1, consisting of a combination of, for example, permanent magnets 5, a composite winding 2 of a certain voltage class of alternating current , composed (for convenience of consideration, for example) of six windings 4 fixed stators (for example, synchronous) linear reversible electric machines a constant current of the same parameters, a composite winding 3 of a certain class of DC voltage, composed (for convenience of consideration, for example) of six windings of 4 fixed stators (for example, valve) linear reversible, connected to each other according to a certain electric circuit DC electric machines with the same parameters moat.
  • an annular flywheel 1 consisting of a combination of, for example, permanent magnets 5, a composite winding 2 of a certain voltage class of alternating current , composed (for convenience of consideration, for example) of six windings 4 fixed stators (for example, synchronous) linear
  • FIG. 2 presents a possible diagram of the electrical connections and the proposed circuit designations, for the implementation of the invention in the form of variants of a two-winding transformer of alternating and direct currents with the proposed circuit designation 1 and a double-winding DC transformer with the proposed circuit designation 2, and in the form of variants of a three-winding AC and DC transformers with the proposed designation 3 and 4,
  • the composite windings of a certain voltage class of which are made according to the scheme of electrical connections 5 for high voltage (HV), according to the scheme of electrical connections 6 for medium voltage (MV) and according to the scheme of electrical connections 7 for low voltage (LV), in all versions of which they are used for composite windings of a certain class AC voltages are synchronous linear reversible AC electromachines of the same parameters, and for composite windings of a certain class of DC voltage, linear linear reversible DC electromachines are the same s parameters.
  • HV high voltage
  • MV medium voltage
  • LV low voltage
  • FIG. 3 shows a possible circuit of electrical connections and the proposed circuit designations, for the implementation of the invention in the form of variants of a two-winding AC and DC autotransformer with the proposed circuit designation 1 and a double-winding DC autotransformer with the proposed circuit designation 2, as well as for carrying out the invention in the form of alternating current and direct current autotransformer with the proposed designation 3 and alternating and standing autotransformer currents with the proposed circuit designation 4, the composite windings of a certain voltage class of which are made according to a variant of the electrical connections 5 for autotransformer primary windings of high voltage (VN) and secondary secondary windings of medium voltage (MV) of some voltage classes, or according to a variant of the electrical connections 6 for autotransformer primary windings of high voltage (HV) and secondary windings of medium voltage (MV) of other voltage classes, as well as a variant of the electrical connection diagram 7 for transformer windings of low voltage (LV), used for the execution of autotransformers of alternating and direct currents
  • FIG. 4 presents a diagram of the electrical connections for the implementation of the invention used for the communication option between AC power systems of different industrial frequencies, in which, for example, two separate AC and DC current transformers 1 and 2 are used, the first of which is connected by a winding alternating current to the power system, for example, with an industrial frequency of 50 Hz, and the second of which is connected by an alternating current winding to the power system, for example, with an industrial frequency of 60 Hz and turning on itnoy connection between the AC power systems of various industrial frequency switching is performed in parallel the DC coils of the first and second autotransformer AC and DC switching switch 3.
  • the stators or primary elements of synchronous linear reversible electric machines that are connected to this composite AC winding 2 act in a motor mode on the secondary element or armature , consisting of a combination of permanent magnets 5 in the composition of the annular flywheel 1, forming a common rotor of the magnetodynamic coupling, which begins to rotate at a certain angular velocity creating
  • the total rotating magnetic field for all windings 4 of fixed stators of valve linear reversible direct current electric machines connected between each other according to a certain electric circuit, which form a composite winding 3 of a certain class of direct current voltage and in each of them - a coil of 4 fixed stators of linear valve reversible direct current electric machines directs EMF of a certain level, that is, all valve linear reversible direct current electric machines will work l in the generator mode at idle, and when a certain dead-end DC voltage class is connected to the composite winding 3, all valve linear reversible direct current electric machines will work l in the generator mode at idle, and when
  • the operation algorithm of an embodiment of the invention in the form of a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, with a variant of a dead-load connection circuit connected to a composite winding 2 of a certain AC voltage class and connecting a DC voltage source to a composite winding 3 of a certain DC voltage class current will be similar to the above algorithm of the embodiment of the invention to a dead end load with a constant flow direction powerfully transformer or auto transformer of alternating and direct currents. In this case, there is the possibility of frequency of the alternating current in the dead load by changing the voltage of the direct current source.
  • the voltage regulation of the composite windings for all embodiments of the invention can be performed by any known voltage regulation methods used for AC and DC electric machines, as well as by known methods of voltage regulation of transformers and AC autotransformer.
  • a technical result is achieved, provided by the above set of features, which consists in creating reversible high-voltage converter electrical devices of a single design with an original way of functioning: a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, as well as a transformer or autotransformer of direct current used to obtain simpler and, as a result, more reliable electroelectric transformation schemes ergii between power classes of different DC voltages, between the AC power systems and a DC power systems of different voltage classes, and also between the AC power systems of different frequencies industrial identical or different voltage classes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

The group of inventions relates to the field of electrical power engineering, and the claimed technical solutions allow for creating reversible high-voltage electrical conversion devices having a single design and an original operating method: a transformer or autotransformer of alternating and direct current, and also a transformer or autotransformer of direct current, which may be used for producing novel, more simple, and, as a result, more reliable methods for converting electrical energy between DC power systems of different voltage classes, between AC power systems and DC power systems of different voltage classes, and also between AC power systems having various industrial frequencies and identical or different voltage classes.

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ  DESCRIPTION OF THE INVENTION
ТРАНСФОРМАТОР И АВТОТРАНСФОРМАТОР ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКОВ И СПОСОБ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ TRANSFORMER AND AUTO TRANSFORMER AC AND DC AND METHOD FOR THEIR OPERATION
Группа изобретений относится к области электроэнергетики и заявленные техниче- ские решения позволяют создавать обратимые высоковольтные преобразовательные элек- трические устройства единой конструкции с оригинальным способом функционирования: трансформатор или автотрансформатор переменного и постоянного токов, а также транс- форматор или автотрансформатор постоянного тока, которые могут быть использованы для получения новых более простых и как следствие более надежных схем трансформа- ции электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряже- ний, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока раз- ных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных про- мышленных частот одинаковых или разных классов напряжений. The group of inventions relates to the field of electric power and the claimed technical solutions make it possible to create reversible high-voltage converting electric devices of a single design with an original way of functioning: a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, as well as a transformer or autotransformer of direct current, which can be used to obtain new simpler and, as a result, more reliable schemes for the transformation of electricity between power systems dc voltages of different classes between AC power and DC power systems of different voltage classes, and also between the AC power systems of different frequencies industrially identical or different voltage classes.
5 н.п. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил. 5 n.p. and 4 z.p. f-ly, 4 ill.
Из уровня техники известно устройство - трансформатор переменного тока (от лат. transformo— преобразовывать) - статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназна- ченное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или несколь- ких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напря- жений), без изменения частоты переменного тока и осуществляющего преобразование пе- ременного напряжения и/или гальваническую развязку в электроэнергетике, электронике и радиотехнике, а также известно устройство— автотрансформатор переменного тока— вариант трансформатора переменного тока, в котором первичная и вторичная обмотки со- единены напрямую, и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электриче- скую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подклю- чаясь к которым, можно получать разные напряжения. A device is known from the prior art — an alternating current transformer (from Latin transformo — to convert) —a static electromagnetic device having two or more inductively coupled windings on a magnetic circuit and intended for conversion by electromagnetic induction of one or more systems ( voltages) of alternating current into one or several other systems (voltages), without changing the frequency of the alternating current and carrying out the conversion of alternating voltage and / or galvanic isolation in electric power industry, electronics and radio engineering, and also it is known a device — an autotransformer of alternating current — a variant of an alternating current transformer in which the primary and secondary windings are connected directly, and due to this, have not only magnetic coupling, but also electrical connection. The autotransformer winding has several conclusions (at least 3), by connecting to which, different voltages can be obtained.
Однако в настоящее время, из уровня техники, неизвестны аналогичные по просто- те конструкции, надежности и универсальности применения обратимые электрические устройства трансформатор и автотрансформатор постоянного тока, а также трансформа- тор и автотрансформатор переменного и постоянного токов, использование которых по- зволит получать более простые и как следствие более надежные схемы трансформации электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промыш- ленных частот одинаковых или разных классов напряжений. However, at present, from the prior art, the reversible electrical devices transformer and autotransformer of direct current, as well as transformer and autotransformer of alternating and direct currents, the use of which will allow to obtain simpler and as a result, more reliable transformation schemes electricity between DC power systems of different voltage classes, between AC power systems and DC power systems of different voltage classes, as well as between AC power systems of different industrial frequencies of the same or different voltage classes.
В настоящее время для связи между энергосистемами постоянного и переменного токов или между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот ис- пользуются полупроводниковые высоковольтные преобразовательные подстанции со вставками между ними высоковольтных линий постоянного тока, а для связи энергосис- темами постоянного тока разных классов напряжений используются полупроводниковые высоковольтные преобразовательные подстанции со вставками между ними высоковольт- ных линий переменного тока. Currently, semiconductor high-voltage converter substations with inserts of high-voltage direct current lines between them are used for communication between DC and AC power systems or between AC power systems of different industrial frequencies, and semiconductor high-voltage converter transformers are used for communication between DC power systems of different voltage classes substations with inserts between them of high-voltage alternating current lines.
К недостаткам полупроводниковых высоковольтных преобразовательных подстан- ций относится то, что это комплексные конструкции, состоящие из трансформаторов пе- ременного тока с выпрямителями и/или инверторами и не представляющими собой единое устройство, сравнимое по простоте функционирования с трансформатором переменного тока, которое могло бы использоваться в качестве обратимых высоковольтных преобразо- вательных электрических устройств единой конструкции, для получения более простых и как следствие более надежных схем трансформации электроэнергии между энергосисте- мами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или раз- ных классов напряжений, и кроме того к недостаткам полупроводниковых высоковольт- ных преобразовательных подстанций относится то, что конверторы дороги, конверторы сопряжения с HVAC сталкиваются с проблемой реактивной мощности, конверторы гене- рируют гармоники и требуются фильтры и также то, что форма их выходного напряжения сильно зависит от формы входного, например, постоянный ток выпрямительных подстан- ций имеет пульсирующий характер, а форма переменного тока инверторных далека от си- нусоидальной, и кроме того имеются эксплуатационные трудности, такие как возникнове- ние значительных перенапряжений, возникающих в следующих режимах: при нормальной работе из-за неравномерного деления напряжения между последовательно соединенными первичными обмотками трансформаторов в те интервалы времени, когда идет коммутация вентилей у одних мостов и не идет у других, эти перенапряжения воздействуют на обору- дование не коммутирующих в данный момент мостов; при запирании или пропусках за- жигания вентилей у части мостов (в наиболее неблагоприятном случае у одного из мос- тов), этим перенапряжениям подвергается оборудование мостов, в которых произошло нарушение работы; при перекрытиях изоляции, пробоях разрядников и обратных зажига- ниях вентилей у части мостов, этим перенапряжениям подвергается оборудование осталь- ных ("здоровых") мостов, что снижает общую надежность полупроводниковых высоко- вольтных преобразовательных подстанций и также имеется большая сложность (и как следствие меньшая надежность) в построении мультитерминальной (сети с множеством потребителей) системы. The disadvantages of semiconductor high-voltage converter substations are that they are complex structures consisting of AC transformers with rectifiers and / or inverters and not representing a single device comparable in ease of operation with an AC transformer, which could be used in quality of reversible high-voltage converting electrical devices of a single design, to obtain simpler and, as a result, more reliable transformation schemes electricity between DC power systems of different voltage classes, between AC power systems and DC power systems of different voltage classes, as well as between AC power systems of different industrial frequencies of the same or different voltage classes, and in addition to the disadvantages of high-voltage semiconductor Converting substations include the fact that road converters, HVAC interface converters face reactive power problems, converters generate gar Onics require filters and also the fact that the shape of their output voltage strongly depends on the shape of the input, for example, the direct current of rectifier substations is pulsating, and the form of alternating current inverter is far from sinusoidal, and in addition there are operational difficulties, such as the occurrence of significant overvoltages arising in the following modes: during normal operation due to uneven voltage division between the primary transformer windings connected in series at those intervals the time when the valves are switching at some bridges and not at others, these overvoltages affect the equipment of bridges that are not currently commuting; when locking or misfiring valves at part of the bridges (in the most unfavorable case, one of the Moscow com), these overvoltages are subjected to the equipment of bridges in which a malfunction occurred; in case of isolation overlap, breakdowns of arresters and reverse ignition of valves at part of the bridges, these overvoltages are subjected to the equipment of the remaining (“healthy”) bridges, which reduces the overall reliability of semiconductor high-voltage converter substations and also has great complexity (and as a result less reliability) in building a multi-terminal (network with many consumers) system.
Таким образом, присутствует актуальная задача создания обратимых высоковольт- ных преобразовательных электрических устройств единой конструкции, для получения более простых и как следствие более надежных схем трансформации электроэнергии ме- жду энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосисте- мами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одина- ковых или разных классов напряжений. Thus, there is an urgent task of creating reversible high-voltage converting electrical devices of a unified design, to obtain simpler and, as a result, more reliable power transformation schemes between DC power systems of different voltage classes, between AC power systems and DC power systems of different voltage classes, as well as between AC power systems of different industrial frequencies of the same or different voltage classes.
Задачей достижения технического результата, на который направлена заявленная группа изобретений, является создание обратимых высоковольтных преобразовательных электрических устройств единой конструкции, для получения более простых и как следст- вие более надежных схем трансформации электроэнергии между энергосистемами посто- янного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энерго- системами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных клас- сов напряжений. The objective of achieving the technical result to which the claimed group of inventions is directed is to create reversible high-voltage converting electrical devices of a unified design to obtain simpler and, as a result, more reliable power transformation schemes between DC power systems of different voltage classes, between AC power systems and DC power systems of different voltage classes, as well as between AC power systems of different industrial x frequency identical or different voltages classifica- Sov.
Указанная задача (достижение технического результата) решается тем, что пред- ложен трансформатор переменного и постоянного токов, характеризующийся тем, что со- держит, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения пере- менного тока, составленную из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обра- тимых электромашин переменного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения постоянного тока, составленную из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь из комбинации по- з стоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с угловой ско- ростью, соответствующей синхронной промышленной частоте переменного тока, состоя- щий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим яко- рем для всех линейных обратимых электромашин переменного и постоянного токов, имеющих, таким образом, возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика. The indicated problem (achievement of the technical result) is solved by the fact that an alternating and direct current transformer is proposed, characterized in that it contains at least one composite winding of a certain class of alternating current voltage, composed of a certain number of interconnected according to a certain electric circuit, windings of fixed stators of linear reversible AC electric machines of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of constant of coils, at least one composite winding of a certain class of DC voltage, composed of a certain number of connected together according to a certain electrical circuit, the windings of fixed stators of linear reversible DC electric machines of the same parameters that have a common movable armature from a combination of pos permanent magnets, an annular flywheel that can rotate at an angular speed corresponding to a synchronous industrial AC frequency, consisting of a combination of permanent magnets, which are also a common anchor for all linear reversible AC and DC electric machines with Thus, the possibility of combining a common rotating magnetic field of an annular flywheel.
Другим отличием исполнения заявляемого устройства является то, что трансфор- матор переменного и постоянного токов содержит кольцевой маховик, состоящий из ком- бинации постоянных электромагнитов. Another difference in the performance of the claimed device is that the transformer of alternating and direct currents contains an annular flywheel, consisting of a combination of permanent electromagnets.
Указанная задача (достижение технического результата) решается также тем, что предложен автотрансформатор переменного и постоянного токов, характеризующийся тем, что содержит, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напря- жения переменного тока, составленную из определенного количества, подключенных ме- жду собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линей- ных обратимых электромашин переменного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения постоянного тока, составлен- ную из определенного количества, подключенных между собой по определенной электри- ческой схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин посто- янного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь из комби- нации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с уг- ловой скоростью, соответствующей синхронной промышленной частоте переменного то- ка, состоящий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех линейных обратимых электромашин переменного и постоянного токов, имеющих, таким образом, возможность объединения общим вращающимся маг- нитным полем кольцевого маховика, и при этом выводы (как минимум 3), как минимум одной, составной обмотки переменного тока образуют первичную и вторичную авто- трансформаторные обмотки переменного тока определенных классов напряжений, а вы- воды (как минимум 2), любой последующей составной обмотки переменного тока обра- зуют другие трансформаторные обмотки переменного тока определенных классов напря- жений автотрансформатора переменного и постоянного токов, а при этом выводы (как минимум 3), как минимум одной, составной обмотки постоянного тока образуют первич- ную и вторичную автотрансформаторные обмотки постоянного тока определенных клас- сов напряжений, а выводы (как минимум 2), любой последующей составной обмотки по- . The indicated problem (achievement of the technical result) is also solved by the fact that an autotransformer of alternating and direct currents is proposed, characterized in that it contains at least one composite winding of a certain class of AC voltage, composed of a certain number, connected between each other a specific electrical circuit, the windings of fixed stators of linear reversible AC electric machines of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of post of magnets, at least one composite winding of a certain class of direct current voltage, composed of a certain number of interconnected by a certain electrical circuit, windings of fixed stators of linear reversible direct current electric machines of the same parameters, which have a common movable armature from a combination of permanent magnets, an annular flywheel having the ability to rotate at an angular speed corresponding to a synchronous industrial frequency of an alternating current, consisting of combinations of permanent magnets, which are also a common anchor for all linear reversible electric machines of alternating and constant currents, which thus have the possibility of combining an annular flywheel with a common rotating magnetic field, and at the same time conclusions (at least 3) of at least one The composite AC windings are formed by the primary and secondary autotransformer AC windings of certain voltage classes, and the output (at least 2) of any subsequent composite AC winding other transformer AC windings of certain voltage classes of the autotransformer of alternating and direct currents, while the leads (at least 3) of at least one composite DC winding form the primary and secondary autotransformer DC windings of certain voltage classes , and the conclusions (at least 2) of any subsequent composite winding .
стоянного тока образуют другие трансформаторные обмотки постоянного тока опреде- ленных классов напряжений автотрансформатора переменного и постоянного токов. DC transformers are formed by other DC transformer windings of certain voltage classes of autotransformer AC and DC currents.
Другим отличием исполнения заявляемого устройства является то, что автотранс- форматор переменного и постоянного токов содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов. Another difference in the performance of the claimed device is that the autotransformer of alternating and direct currents contains an annular flywheel, consisting of a combination of permanent electromagnets.
Указанная задача (достижение технического результата) также решается тем, что предложен трансформатор постоянного тока, характеризующийся тем, что содержит как минимум, две составные обмотки разных классов напряжения постоянного тока, каждая из которых составлена из определенного количества, подключенных между собой по оп- ределенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвиж- ный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имею- щий возможность вращения с определенной угловой скоростью, состоящий из комбина- ции постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех ли- нейных обратимых электромашин постоянного токов, имеющих, таким образом, возмож- ность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика. The indicated problem (achievement of the technical result) is also solved by the fact that a DC transformer is proposed, characterized in that it contains at least two composite windings of different classes of DC voltage, each of which is composed of a certain number, connected to each other by a certain electrical scheme, windings of fixed stators of linear reversible direct current electric machines of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of permanent magnets s, an annular flywheel, which has the ability to rotate at a certain angular velocity, consisting of a combination of permanent magnets, which in this case are also a common anchor for all linear reversible direct current electric machines, thus having the possibility of combining a common rotating magnetic field of an annular flywheel.
Другим отличием исполнения заявляемого устройства является то, что трансфор- матор постоянного тока содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации посто- янных электромагнитов. Another difference in the performance of the claimed device is that the DC transformer contains an annular flywheel, consisting of a combination of constant electromagnets.
Указанная задача (достижение технического результата) также решается тем, что предложен автотрансформатор постоянного тока, характеризующийся тем, что содержит как минимум, две составные обмотки разных классов напряжения постоянного тока, каж- дая из которых составлена из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвиж- ный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имею- щий возможность вращения с определенной угловой скоростью, состоящий из комбина- ции постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех ли- нейных обратимых электромашин постоянного токов, имеющих, таким образом, возмож- ность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика, и при этом выводы (как минимум 3) первой составной обмотки постоянного тока, образуют первичную и вторичную обмотки постоянного тока определенных классов напряжений автотрансформатора постоянного тока, а выводы (как минимум 2) каждой последующей составной обмотки, образуют определенное количество обмоток других классов напряже- ний постоянного тока автотрансформатора постоянного тока. The indicated task (achievement of the technical result) is also solved by the fact that a DC autotransformer is proposed, characterized in that it contains at least two composite windings of different classes of DC voltage, each of which is composed of a certain number, connected to each other by a certain electrical scheme, windings of fixed stators of linear reversible direct current electric machines of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of constant m gnitov, ring flywheel, which has the ability to rotate at a certain angular velocity, consisting of a combination of permanent magnets, which in this case are also a common anchor for all linear reversible direct current electric machines, thus having the possibility of combining common rotating magnetic field of the annular flywheel, and the conclusions (at least 3) of the first composite DC windings form the primary and secondary DC windings of certain voltage classes of the autotransformer current, and conclusions (at least 2) of each subsequent composite windings, form a certain number of windings of other classes of DC voltage of a DC autotransformer.
Другим отличием исполнения заявляемого устройства является то, что автотранс- форматор постоянного тока содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации по- стоянньгх электромагнитов. Another difference in the performance of the claimed device is that the DC autotransformer contains an annular flywheel, consisting of a combination of constant electromagnets.
Технический результат достигается также в способе функционирования трансфор- матора и автотрансформатора переменного и постоянного токов и/или трансформатора и автотрансформатора постоянного тока (далее ТАППТ и/или ТАПТ), заключающийся в том, что после подачи напряжения на одну из составных обмоток ТАППТ и/или ТАПТ, статоры, или первичные элементы линейных обратимых электромашин, которые подклю- чены к этой составной обмотке, воздействуют в двигательном режиме на вторичный эле- мент или якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов или электромагнитов в составе кольцевого маховика, который начинает вращаться с определенной угловой ско- ростью создавая, таким образом, общее вращающееся магнитное поле магнитодинамиче- ской связи между всеми линейными обратимыми электромашинами, входящими в состав других составных обмоток ТАППТ и/или ТАПТ, подключение которых на тупиковую электрическую нагрузку позволяет передавать мощность в тупиковую нагрузку при неиз- менном направлении перетока мощности ТАППТ и/или ТАПТ, или подключение которых к другим источникам напряжения позволяет передавать мощность при переменных на- правлениях и величинах перетоков мощности через ТАППТ и/или ТАПТ при связи между разными энергосистемами переменного и/или постоянного токов. The technical result is also achieved in the method of functioning of the transformer and autotransformer of alternating and direct currents and / or transformer and autotransformer of direct current (hereinafter TAPPT and / or TAPT), which consists in the fact that after applying voltage to one of the composite windings of TAPPT and / or TAPTs, stators, or primary elements of linear reversible electric machines that are connected to this composite winding, act in a motor mode on a secondary element or armature, consisting of a combination of permanent magnets or electromagnets in the ring flywheel, which begins to rotate at a certain angular velocity, thus creating a common rotating magnetic field of the magnetodynamic coupling between all linear reversible electric machines that are part of other composite windings TAPPT and / or TAPT, the connection of which to dead-end electric load allows you to transfer power to a dead-end load with a constant flow of power TAPPT and / or TAPT, or connecting them to other voltage sources it allows transmitting power with variable directions and values of power flows through TAPPT and / or TAPT during communication between different power systems of alternating and / or constant currents.
Сущность группы изобретений поясняется чертежами фиг.1, фиг.2, фиг.З и фиг.4. The essence of the group of inventions is illustrated by the drawings of figure 1, figure 2, figure 3 and figure 4.
На чертеже фиг.1 представлена функциональная схема изобретения, для варианта исполнения в виде трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов, содержащая кольцевой маховик 1, состоящий из комбинации, например, постоян- ных магнитов 5, составную обмотку 2 определенного класса напряжения переменного то- ка, составленную (для удобства рассмотрения, например) из шести, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток 4 неподвижных статоров (напри- мер, синхронных) линейных обратимых электромашин переменного тока одинаковых па- раметров, составную обмотку 3 определенного класса напряжения постоянного тока, со- ставленную (для удобства рассмотрения, например) из шести, подключенных между со- бой по определенной электрической схеме, обмоток 4 неподвижных статоров (например, вентильных) линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых парамет- ров. При этом, как известно из электротехники, параметры и схемы подключения линей- ных обратимых электромашин выбираются таким образом, чтобы число оборотов п = 60f/p кольцевого маховика 1 при номинальных параметрах источника переменного тока было равно числу оборотов n = U - IR /c O кольцевого маховика 1 при номинальных па- раметрах источника постоянного тока, что будет соответствовать нулевому перетоку мощности между системами переменного тока и постоянного тока. The drawing of figure 1 presents a functional diagram of the invention, for an embodiment in the form of a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, containing an annular flywheel 1, consisting of a combination of, for example, permanent magnets 5, a composite winding 2 of a certain voltage class of alternating current , composed (for convenience of consideration, for example) of six windings 4 fixed stators (for example, synchronous) linear reversible electric machines a constant current of the same parameters, a composite winding 3 of a certain class of DC voltage, composed (for convenience of consideration, for example) of six windings of 4 fixed stators (for example, valve) linear reversible, connected to each other according to a certain electric circuit DC electric machines with the same parameters moat. Moreover, as is known from electrical engineering, the parameters and wiring diagrams for linear reversible electric machines are selected so that the speed n = 60f / p of the ring flywheel 1 with the rated parameters of the AC source is equal to the speed n = U - IR / c O ring flywheel 1 at nominal parameters of a direct current source, which will correspond to zero power flow between alternating current and direct current systems.
Эта же схема изобретения фиг.1, для варианта исполнения в виде трансформатора или автотрансформатора постоянного тока будет отличаться только тем, что обе состав- ные обмотки 2 и 3, каждая определенного класса напряжения постоянного тока, составле- ны только из линейных обратимых электромашин постоянного тока (для удобства рас- смотрения, например каждая) из шести, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток 4 неподвижных статоров (например вентильных) линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров в каждой составной обмотке 2 и 3. При этом параметры и схемы подключения линейных обратимых электро- машин постоянного тока выбираются таким образом, чтобы число оборотов nl = U1 - I1R1 /с Ф кольцевого маховика 1 при номинальных параметрах одного источника посто- янного тока класса напряжения U1 постоянного тока было равно числу оборотов n2 = U2 - I2R2 /с Ф кольцевого маховика 1 при номинальных параметрах другого источника посто- янного тока класса напряжения U2, что будет соответствовать нулевому перетоку мощно- сти между энергосистемами разных классов напряжения постоянного тока. The same scheme of the invention of Fig. 1, for the embodiment in the form of a DC transformer or autotransformer, will differ only in that both component windings 2 and 3, each of a certain class of DC voltage, are composed only of linear reversible DC electric machines (for convenience, for example, each) of the six windings of 4 fixed stators (for example, valve) of linear reversible DC electric machines of the same parameters in each composite winding 2 and 3. In this case, the parameters and connection schemes of linear reversible DC electric machines are selected so that the speed nl = U1 - I1R1 / s Ф of the ring flywheel 1 at rated parameters of one DC source of class DC voltage U1 was equal to the number of revolutions n2 = U2 - I2R2 / s Ф of the ring flywheel 1 at the rated parameters of another DC source of voltage class U2, which will correspond to zero power flow between power systems are different x DC voltage classes.
На чертеже фиг.2 представлена возможная схема электрических соединений и предлагаемых схемных обозначений, для исполнения изобретения в виде вариантов двух- обмоточного трансформатора переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 1 и двухобмоточного трансформатора постоянного тока с предлагаемым схемным обозначением 2, и в виде вариантов трехобмоточного трансформатора перемен- ного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 3 и 4, составные обмот- ки определенного класса напряжения которых выполнены по схеме электрических соеди- нений 5 для высокого напряжения (ВН), по схеме электрических соединений 6 для сред- него напряжения (СН) и по схеме электрических соединений 7 для низкого напряжения (НН), во всех вариантах которых используются для составных обмоток определенного класса напряжения переменного тока синхронные линейные обратимые электромашины переменного тока одинаковых параметров, а для составных обмоток определенного класса напряжения постоянного тока вентильные линейные обратимые электромашины постоян- ного тока одинаковых параметров. На чертеже фиг.З представлена возможная схема электрических соединений и предлагаемых схемных обозначений, для исполнения изобретения в виде вариантов двух- обмоточного автотрансформатора переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 1 и двухобмоточного автотрансформатора постоянного тока с предлагаемым схемным обозначением 2, а также для исполнения изобретения в виде ва- риантов автотрансформатора переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 3 и автотрансформатора переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 4, составные обмотки определенного класса напряжения которых выполнены по варианту схемы электрических соединений 5 для автотрансформаторных первичной обмотки высокого напряжения (ВН) и вторичной обмотки среднего напряже- ния (СН) одних классов напряжений, или по варианту схемы электрических соединений 6 для автотрансформаторных первичной обмотки высокого напряжения (ВН) и вторичной обмотки среднего напряжения (СН) других классов напряжений, а также варианту схемы электрических соединений 7 для трансформаторных обмоток низкого напряжения (НН), применяемых для исполнения автотрансформаторов переменного и постоянного токов с предлагаемым схемным обозначением 3 и 4, во всех вариантах которых используются для составных обмоток определенного класса напряжения переменного тока синхронные ли- нейные обратимые электромашины переменного тока одинаковых параметров, а для со- ставных обмоток определенного класса напряжения постоянного тока вентильные линей- ные обратимые электромашины постоянного тока одинаковых параметров. The drawing of figure 2 presents a possible diagram of the electrical connections and the proposed circuit designations, for the implementation of the invention in the form of variants of a two-winding transformer of alternating and direct currents with the proposed circuit designation 1 and a double-winding DC transformer with the proposed circuit designation 2, and in the form of variants of a three-winding AC and DC transformers with the proposed designation 3 and 4, the composite windings of a certain voltage class of which are made according to the scheme of electrical connections 5 for high voltage (HV), according to the scheme of electrical connections 6 for medium voltage (MV) and according to the scheme of electrical connections 7 for low voltage (LV), in all versions of which they are used for composite windings of a certain class AC voltages are synchronous linear reversible AC electromachines of the same parameters, and for composite windings of a certain class of DC voltage, linear linear reversible DC electromachines are the same s parameters. The drawing of FIG. 3 shows a possible circuit of electrical connections and the proposed circuit designations, for the implementation of the invention in the form of variants of a two-winding AC and DC autotransformer with the proposed circuit designation 1 and a double-winding DC autotransformer with the proposed circuit designation 2, as well as for carrying out the invention in the form of alternating current and direct current autotransformer with the proposed designation 3 and alternating and standing autotransformer currents with the proposed circuit designation 4, the composite windings of a certain voltage class of which are made according to a variant of the electrical connections 5 for autotransformer primary windings of high voltage (VN) and secondary secondary windings of medium voltage (MV) of some voltage classes, or according to a variant of the electrical connections 6 for autotransformer primary windings of high voltage (HV) and secondary windings of medium voltage (MV) of other voltage classes, as well as a variant of the electrical connection diagram 7 for transformer windings of low voltage (LV), used for the execution of autotransformers of alternating and direct currents with the proposed designation 3 and 4, in all versions of which are used for composite windings of a certain class of AC voltage synchronous linear reversible AC electric machines of the same parameters, and for composite windings of a certain class of DC voltage, linear linear reversible DC electric machines of the same parameters.
На чертеже фиг.4 представлена схема электрических соединений, для исполнения изобретения, используемого для варианта связи между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот, в котором, например, используются два отдельных авто- трансформатора переменного и постоянного токов 1 и 2, первый из которых подключается обмоткой переменного тока к энергосистеме, например с промышленной частотой 50 Гц, а второй из которых подключается обмоткой переменного тока к энергосистеме, например с промышленной частотой 60 Гц и включение транзитной связи между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот осуществляется включением параллель- но обмоток постоянного тока первого и второго автотрансформатора переменного и по- стоянного токов включением выключателя 3. The drawing of figure 4 presents a diagram of the electrical connections for the implementation of the invention used for the communication option between AC power systems of different industrial frequencies, in which, for example, two separate AC and DC current transformers 1 and 2 are used, the first of which is connected by a winding alternating current to the power system, for example, with an industrial frequency of 50 Hz, and the second of which is connected by an alternating current winding to the power system, for example, with an industrial frequency of 60 Hz and turning on itnoy connection between the AC power systems of various industrial frequency switching is performed in parallel the DC coils of the first and second autotransformer AC and DC switching switch 3.
Работа варианта исполнения изобретения, в виде трансформатора или автотранс- форматора переменного и постоянного токов, представленного на чертеже фиг.1, для раз- ных вариантов схем подключения осуществляется следующим образом. При работе варианта исполнения изобретения, в виде трансформатора или авто- трансформатора переменного и постоянного токов, с вариантом схемы подключения на тупиковую нагрузку, подключаемую к составной обмотке 3 определенного класса напря- жения постоянного тока, в исходном состоянии трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов кольцевой маховик 1 остановлен, составная обмотка 2 определенного класса напряжения переменного тока отключена от источника напряжения переменного тока, составная обмотка 3 определенного класса напряжения постоянного тока отключена от тупиковой нагрузки. При подключении составной обмотки 2 опреде- ленного класса напряжения переменного тока к источнику напряжения переменного тока статоры, или первичные элементы синхронных линейных обратимых электромашин, ко- торые подключены к этой составной обмотке 2 переменного тока, воздействуют в двига- тельном режиме на вторичный элемент или якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов 5 в составе кольцевого маховика 1, образующего общий ротор магнитодинами- ческой связи, который начинает вращаться с определенной угловой скоростью создавая, таким образом, общее вращающееся магнитное поле для всех, подключенных между со- бой по определенной электрической схеме, обмоток 4 неподвижных статоров вентильных линейных обратимых электромашин постоянного тока, которые образуют составную об- мотку 3 определенного класса напряжения постоянного тока и при этом в каждой из об- моток 4 неподвижных статоров вентильных линейных обратимых электромашин постоян- ного тока наводится ЭДС определенного уровня, то есть все вентильные линейные обра- тимые электромашины постоянного тока будут работать в генераторном режиме на холо- стом ходу, а при подключении к составной обмотке 3 определенного класса напряжения постоянного тока тупиковой нагрузки, все вентильные линейные обратимые электрома- шины постоянного тока будут работать в нагрузочном генераторном режиме, таким обра- зом, передавая мощность в тупиковую нагрузку при неизменном направлении перетока мощности трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов. The operation of the embodiment of the invention, in the form of a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, shown in the drawing of Fig. 1, for different variants of connection schemes is as follows. When operating an embodiment of the invention, in the form of a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, with a variant of the connection to a dead-end load connected to the composite winding 3 of a certain class of direct current voltage, in the initial state of the transformer or autotransformer of alternating and direct current ring flywheel 1 is stopped, the composite winding 2 of a certain class of AC voltage is disconnected from the AC voltage source, the composite winding 3 is defined A class of DC voltage is disconnected from the dead end load. When connecting a composite winding 2 of a certain class of AC voltage to an AC voltage source, the stators or primary elements of synchronous linear reversible electric machines that are connected to this composite AC winding 2 act in a motor mode on the secondary element or armature , consisting of a combination of permanent magnets 5 in the composition of the annular flywheel 1, forming a common rotor of the magnetodynamic coupling, which begins to rotate at a certain angular velocity creating Thus, the total rotating magnetic field for all windings 4 of fixed stators of valve linear reversible direct current electric machines connected between each other according to a certain electric circuit, which form a composite winding 3 of a certain class of direct current voltage and in each of them - a coil of 4 fixed stators of linear valve reversible direct current electric machines directs EMF of a certain level, that is, all valve linear reversible direct current electric machines will work l in the generator mode at idle, and when a certain dead-end DC voltage class is connected to the composite winding 3, all valve linear reversible DC electric motors will operate in the load generator mode, thus transmitting power to the dead end load with the same direction of power flow of the transformer or autotransformer of alternating and direct currents.
Алгоритм работы варианта исполнения изобретения, в виде трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов, с вариантом схемы подключения на тупиковую нагрузку, подключаемой к составной обмотке 2 определенного класса на- пряжения переменного тока и подключения источника напряжения постоянного тока к составной обмотке 3 определенного класса напряжения постоянного тока будет аналоги- чен вышеописанному алгоритму работы варианта исполнения изобретения на тупиковую нагрузку при неизменном направлении перетока мощности трансформатора или авто- трансформатора переменного и постоянного токов. При этом имеется возможность регу- лирования частоты переменного тока в тупиковой нагрузке изменением величины напря- жения источника постоянного тока. The operation algorithm of an embodiment of the invention, in the form of a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, with a variant of a dead-load connection circuit connected to a composite winding 2 of a certain AC voltage class and connecting a DC voltage source to a composite winding 3 of a certain DC voltage class current will be similar to the above algorithm of the embodiment of the invention to a dead end load with a constant flow direction powerfully transformer or auto transformer of alternating and direct currents. In this case, there is the possibility of frequency of the alternating current in the dead load by changing the voltage of the direct current source.
Алгоритм работы варианта исполнения изобретения, в виде трансформатора или автотрансформатора переменного и постоянного токов, с вариантом схемы подключения для связи между отдельной энергосистемой переменного тока и отдельной энергосисте- мой постоянного тока будет аналогичен вышеописанному, но при этом величина и на- правление перетока мощности через трансформатор или автотрансформатор переменного и постоянного токов, будет определяться отклонением от номинального значения частоты и напряжения в энергосистеме переменного тока и отклонением от номинального значе- ния напряжения в энергосистеме постоянного тока, а режим работы линейных обратимых электромашин каждой составной обмотки трансформатора или автотрансформатора пере- менного и постоянного токов будет переменным, двигательным или генераторным, в за- висимости от направлений перетоков мощности между энергосистемами, а при равенстве указанных параметров номинальным в отдельной энергосистеме переменного тока и от- дельной энергосистеме постоянного тока, переток мощности между ними будет близким к нулю, в соответствии с уравнением 60f/p = U - IR /сФ, известным из электротехники. The operation algorithm of an embodiment of the invention, in the form of a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, with a connection scheme for communication between a separate AC power system and a separate DC power system will be similar to the above, but the magnitude and direction of the power flow through the transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, will be determined by the deviation from the nominal value of the frequency and voltage in the AC power system and deviation from the nominal value of the voltage in the DC power system, and the operating mode of linear reversible electric machines of each component winding of the transformer or autotransformer of alternating and constant currents will be variable, motor or generator, depending on the directions of power flows between the power systems, and when the equality of these parameters to the nominal in a separate AC power system and a separate DC power system, the power flow between them will be close to zero, in accordance with the equation 60f / p = U - IR / sF, known from electrical engineering.
Алгоритм работы вариантов исполнения изобретения, в виде трансформатора или автотрансформатора постоянного токов, с вариантами схемы подключения на тупиковую нагрузку и для связи между отдельными энергосистемами постоянного тока разных клас- сов напряжений будет аналогичен вышеописанном алгоритмам работы. The operation algorithm of the embodiments of the invention, in the form of a constant current transformer or autotransformer, with options for connecting to a dead end load and for communication between individual DC power systems of different voltage classes will be similar to the operation algorithms described above.
Для варианта связи между энергосистемами переменного тока разных промышлен- ных частот в соответствии с чертежом фиг.4, в котором, например, используются два от- дельных автотрансформатора переменного и постоянного токов 1 и 2, первый из которых подключается обмоткой переменного тока к энергосистеме, например с промышленной частотой 50 Гц, а второй из которых подключается обмоткой переменного тока к энерго- системе, например с промышленной частотой 60 Гц и включение транзитной связи между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот осуществляется вклю- чением параллельно обмоток постоянного тока первого и второго автотрансформатора переменного и постоянного токов включением выключателя 3 и алгоритм работы для ка- ждого из отдельных автотрансформаторов переменного и постоянного токов 1 и 2 будет аналогичен вышеописанному. For a communication option between AC power systems of different industrial frequencies in accordance with the drawing of FIG. 4, in which, for example, two separate AC and DC autotransformers are used, 1 and 2, the first of which is connected by an AC winding to the power system, for example with an industrial frequency of 50 Hz, and the second of which is connected by an alternating current winding to an energy system, for example, with an industrial frequency of 60 Hz and the inclusion of transit communication between AC power systems of different industrial x frequencies is carried out by simultaneously switching on the DC windings of the first and second AC and DC autotransformers by turning on the switch 3 and the operation algorithm for each of the individual AC and DC current autotransformers will be similar to the above.
Регулирование напряжения составных обмоток для всех вариантов исполнения изобретения, включая вариант исполнения, в котором кольцевой маховик состоит из ком- бинации постоянных электромагнитов, и с различньми возможными вариантами схем подключения может выполняться любыми известными способами регулирования напря- жения, применяемыми для электрических машин переменного и постоянного токов, а также известными способами регулирования напряжения трансформаторов и автотранс- форматора переменного тока. The voltage regulation of the composite windings for all embodiments of the invention, including the embodiment in which the ring flywheel consists of binning of permanent electromagnets, and with various possible connection schemes, can be performed by any known voltage regulation methods used for AC and DC electric machines, as well as by known methods of voltage regulation of transformers and AC autotransformer.
Таким образом, очевидно, что предложенная группа изобретений с оригинальным способом функционирования охватывает несколько десятков возможных вариантов ис- полнения с различными схемами электрических соединений и решает актуальную задачу создания обратимых высоковольтных преобразовательных электрических устройств, для получения более простых и как следствие более надежных схем трансформации электро- энергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энергосистемами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных классов напряжений. Thus, it is obvious that the proposed group of inventions with an original way of functioning covers several dozens of possible versions with various electrical connection schemes and solves the urgent problem of creating reversible high-voltage converter electrical devices to obtain simpler and, as a result, more reliable electrical transformation schemes energy between DC power systems of different voltage classes, between AC power systems and power systems and direct current of different voltage classes, as well as between AC power systems of different industrial frequencies of the same or different voltage classes.
Благодаря вышеперечисленному в группе изобретений достигается технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключающийся в создании обратимых высоковольтных преобразовательных электрических устройств еди- ной конструкции с оригинальным способом функционирования: трансформатора или ав- тотрансформатора переменного и постоянного токов, а также трансформатора или авто- трансформатора постоянного тока, используемых для получения более простых и как следствие более надежных схем трансформации электроэнергии между энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, между энергосистемами переменного тока и энергосистемами постоянного тока разных классов напряжений, а также между энерго- системами переменного тока разных промышленных частот одинаковых или разных клас- сов напряжений. Thanks to the above, in the group of inventions, a technical result is achieved, provided by the above set of features, which consists in creating reversible high-voltage converter electrical devices of a single design with an original way of functioning: a transformer or an autotransformer of alternating and direct currents, as well as a transformer or autotransformer of direct current used to obtain simpler and, as a result, more reliable electroelectric transformation schemes ergii between power classes of different DC voltages, between the AC power systems and a DC power systems of different voltage classes, and also between the AC power systems of different frequencies industrial identical or different voltage classes.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Трансформатор переменного и постоянного токов, характеризующийся тем, что содержит, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения пе- ременного тока, составленную из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обра- тимых электромашин переменного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения постоянного тока, составленную из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь из комбинации по- стоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с угловой ско- ростью, соответствующей синхронной промышленной частоте переменного тока, состоя- щий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим яко- рем для всех линейных обратимых электромашин переменного и постоянного токов, имеющих, таким образом, возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика.  1. The transformer of alternating and direct currents, characterized in that it contains at least one composite winding of a certain class of alternating current voltage, composed of a certain number of windings of stationary stators of linear reversible electric machines, interconnected by a certain electrical circuit current of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of permanent magnets, at least one composite winding of a certain voltage class current, made up of a certain number of windings of fixed stators of linear reversible direct current electric machines of the same parameters connected to each other according to a certain electric circuit, which have a common movable armature from a combination of permanent magnets, an annular flywheel that can rotate at an angular speed corresponding to the synchronous industrial frequency of alternating current, consisting of a combination of permanent magnets, which are also a common anchor for all linear reversible electric machines of alternating and direct currents, thus having the possibility of combining a circular flywheel by a common rotating magnetic field.
2. Трансформатор переменного и постоянного токов, по п.1 отличающийся тем, что содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов. 2. The transformer of alternating and direct currents according to claim 1, characterized in that it comprises an annular flywheel, consisting of a combination of constant electromagnets.
3. Автотрансформатор переменного и постоянного токов, характеризующийся тем, что содержит, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения переменного тока, составленную из определенного количества, подключенных между со- бой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных об- ратимых электромашин переменного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, как минимум, одну составную обмотку определенного класса напряжения постоянного тока, составленную из определенного количества, подключенных между собой по определенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвижньш якорь из комбинации по- стоянных магнитов, кольцевой маховик, имеющий возможность вращения с угловой ско- ростью, соответствующей синхронной промышленной частоте переменного тока, состоя- щий из комбинации постоянных магнитов, которые при этом являются также общим яко- рем для всех линейных обратимых электромашин переменного и постоянного токов, имеющих, таким образом, возможность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика, и при этом выводы (как минимум 3), как минимум одной, со- ставной обмотки переменного тока образуют первичную и вторичную автотрансформа- торные обмотки переменного тока определенных классов напряжений, а выводы (как ми- нимум 2), любой последующей составной обмотки переменного тока образуют другие трансформаторные обмотки переменного тока определенных классов напряжений авто- трансформатора переменного и постоянного токов, а при этом выводы (как минимум 3), как минимум одной, составной обмотки постоянного тока образуют первичную и вторич- ную автотрансформаторные обмотки постоянного тока определенных классов напряже- ний, а выводы (как минимум 2), любой последующей составной обмотки постоянного то- ка образуют другие трансформаторные обмотки постоянного тока определенных классов напряжений автотрансформатора переменного и постоянного токов. 3. An autotransformer of alternating and direct currents, characterized in that it contains at least one composite winding of a certain class of AC voltage, composed of a certain number of windings of stationary stators of linear reversible electromachines connected to each other according to a certain electric circuit current of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of permanent magnets, at least one composite winding of a certain voltage class constant current, composed of a certain number of windings of fixed stators of linear reversible direct current electric machines of the same parameters, connected to each other by a certain electric circuit, which have a common movable armature from a combination of permanent magnets, an annular flywheel that can rotate at an angular speed corresponding to the synchronous industrial frequency of alternating current, consisting of a combination of permanent magnets, which are also a common anchor for all lines GOVERNMENTAL reversible electric machine of alternating current and direct current having thus the possibility of combining the common rotating magnetic field of the annular flywheel, and wherein the leads (at least 3), at least one co The alternating current windings form the primary and secondary autotransformer AC windings of certain voltage classes, and the leads (at least 2) of any subsequent composite AC windings form other transformer AC windings of certain voltage classes of AC and DC autotransformer while the conclusions (at least 3) of at least one composite DC winding form the primary and secondary autotransformer DC windings op edelennyh voltage classes, and conclusions (at least 2), any subsequent composite windings form a DC Transformer winding other DC certain classes of voltage autotransformer AC and DC currents.
4. Автотрансформатор переменного и постоянного токов, по п.З отличающийся тем, что содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагни- тов.  4. An autotransformer of alternating and direct currents, according to claim 3, characterized in that it comprises an annular flywheel, consisting of a combination of constant electromagnets.
5. Трансформатор постоянного тока, характеризующийся тем, что содержит как ми- нимум, две составные обмотки разных классов напряжения постоянного тока, каждая из которых составлена из определенного количества, подключенных между собой по опре- деленной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвиж- ный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имею- щий возможность вращения с определенной угловой скоростью, состоящий из комбина- ции постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех ли- нейных обратимых электромашин постоянного токов, имеющих, таким образом, возмож- ность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика.  5. A DC transformer, characterized in that it contains at least two composite windings of different classes of DC voltage, each of which is composed of a certain number, connected to each other by a specific electrical circuit, the windings of fixed stators of linear reversible DC machines current of the same parameters, which have a common movable armature, consisting of a combination of permanent magnets, an annular flywheel, which can rotate with a certain angular velocity s, consisting of a combination of permanent magnets, which in this case are also a common anchor for all linear reversible direct current electric machines, thus having the possibility of combining an annular flywheel with a common rotating magnetic field.
6. Трансформатор постоянного тока, по п.5 отличающийся тем, что содержит кольце- вой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов.  6. A DC transformer according to claim 5, characterized in that it comprises an annular flywheel consisting of a combination of permanent electromagnets.
7. Автотрансформатор постоянного тока, характеризующийся тем, что содержит как минимум, две составные обмотки разных классов напряжения постоянного тока, каждая из которых составлена из определенного количества, подключенных между собой по оп- ределенной электрической схеме, обмоток неподвижных статоров линейных обратимых электромашин постоянного тока одинаковых параметров, которые имеют общий подвиж- ный якорь, состоящий из комбинации постоянных магнитов, кольцевой маховик, имею- щий возможность вращения с определенной угловой скоростью, состоящий из комбина- ции постоянных магнитов, которые при этом являются также общим якорем для всех ли- нейных обратимых электромашин постоянного токов, имеющих, таким образом, возмож- ность объединения общим вращающимся магнитным полем кольцевого маховика, и при этом выводы (как минимум 3) первой составной обмотки постоянного тока, образуют первичную и вторичную обмотки постоянного тока определенных классов напряжений автотрансформатора постоянного тока, а выводы (как минимум 2) каждой последующей составной обмотки, образуют определенное количество обмоток других классов напряже- ний постоянного тока автотрансформатора постоянного тока. 7. A DC autotransformer, characterized in that it contains at least two composite windings of different classes of DC voltage, each of which is composed of a certain number, connected to each other by a specific electrical circuit, the windings of fixed stators of linear reversible DC electric machines of the same parameters that have a common movable armature, consisting of a combination of permanent magnets, an annular flywheel that can rotate with a certain angular speed This consists of a combination of permanent magnets, which are also a common anchor for all linear reversible direct current electric machines, which thus have the possibility of combining an annular flywheel with a common rotating magnetic field, and This leads (at least 3) of the first composite DC winding, form the primary and secondary DC windings of certain voltage classes of the DC autotransformer, and the conclusions (at least 2) of each subsequent composite winding, form a certain number of windings of other classes of DC voltage DC autotransformer.
8. Автотрансформатор постоянного тока, по п.7 отличающийся тем, что содержит кольцевой маховик, состоящий из комбинации постоянных электромагнитов.  8. A DC transformer, according to claim 7, characterized in that it comprises an annular flywheel consisting of a combination of permanent electromagnets.
9. Способ функционирования трансформатора и автотрансформатора переменного и постоянного токов и/или трансформатора и автотрансформатора постоянного тока (далее ТАППТ и/или ТАПТ), заключающийся в том, что после подачи напряжения на одну из составных обмоток ТАППТ и/или ТАПТ, статоры, или первичные элементы линейных об- ратимых электромашин, которые подключены к этой составной обмотке, воздействуют в двигательном режиме на вторичный элемент или якорь, состоящий из комбинации посто- янных магнитов или электромагнитов в составе кольцевого маховика, который начинает вращаться с определенной угловой скоростью создавая, таким образом, общее вращаю- щееся магнитное поле магнитодинамической связи между всеми линейными обратимыми электромашинами, входящими в состав других составных обмоток ТАППТ и/или ТАПТ, подключение которых на тупиковую электрическую нагрузку позволяет передавать мощ- ность в тупиковую нагрузку при неизменном направлении перетока мощности ТАППТ и/или ТАПТ, или подключение которых к другим источникам напряжения позволяет пе- редавать мощность при переменных направлениях и величинах перетоков мощности через ТАППТ и/или ТАПТ при связи между разными энергосистемами переменного и/или по- стоянного токов.  9. The method of functioning of the transformer and autotransformer of alternating and direct currents and / or transformer and autotransformer of direct current (hereinafter TAPPT and / or TAPT), which consists in the fact that after applying voltage to one of the composite windings of TAPPT and / or TAPT, stators, or the primary elements of linear reversible electric machines that are connected to this composite winding act in a motor mode on a secondary element or armature, consisting of a combination of permanent magnets or electromagnets in the ring the flywheel, which begins to rotate at a certain angular velocity, thus creating a common rotating magnetic field of the magnetodynamic coupling between all linear reversible electric machines that are part of other composite windings TAPPT and / or TAPT, the connection of which to the dead-end electric load allows transmitting power deadlock load with the same direction of power flow TAPPT and / or TAPT, or connecting them to other voltage sources allows you to transmit power when changing s directions and magnitudes of power flows through TAPPT and / or tapta in communication between different AC power systems and / or A constant currents.
PCT/RU2017/000157 2016-07-28 2017-03-21 Transformer and autotransformer of alternating and direct current, and operating method thereof WO2018021935A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016130996A RU2661478C2 (en) 2016-07-28 2016-07-28 Ac and dc transformer and autotransformer, dc transformer and autotransformer and their mode of operation
RU2016130996 2016-07-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018021935A1 true WO2018021935A1 (en) 2018-02-01

Family

ID=61017389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000157 WO2018021935A1 (en) 2016-07-28 2017-03-21 Transformer and autotransformer of alternating and direct current, and operating method thereof

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2661478C2 (en)
WO (1) WO2018021935A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU291284A1 (en) * Г. И. Денисенко, Г. А. Генрих , Л. А. Никонец Львовский ордена Ленина политехнический институт ELECTRIC POWER TRANSMISSION SYSTEM BY SIMULTANEOUSLY PERMANENT AND ALTERNATING CURRENT
SE164956C1 (en) * 1957-02-01 1958-10-07 DEVICE FOR OPERATION OF SEVERAL COOPERATING POWER CONVERTERS
GB1330473A (en) * 1970-12-04 1973-09-19 English Electric Co Ltd Electrical power supply systems
SU691997A1 (en) * 1977-09-30 1979-10-15 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Arrangement for coupling two power supply systems

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10314282A1 (en) * 2003-03-29 2004-10-07 Paul Jantzen Rotation transformer for transmission of electrical energy between stationary and rotating machine components e.g. in electric motor
RU2313877C2 (en) * 2006-02-13 2007-12-27 Сергей Владимирович Горбунов Device for transformation of electric energy
AU2012101645A4 (en) * 2011-12-01 2012-12-06 E.M.I.P. Pty Ltd Method and Apparatus for Converting Between Electrical and Mechanical Energy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU291284A1 (en) * Г. И. Денисенко, Г. А. Генрих , Л. А. Никонец Львовский ордена Ленина политехнический институт ELECTRIC POWER TRANSMISSION SYSTEM BY SIMULTANEOUSLY PERMANENT AND ALTERNATING CURRENT
SE164956C1 (en) * 1957-02-01 1958-10-07 DEVICE FOR OPERATION OF SEVERAL COOPERATING POWER CONVERTERS
GB1330473A (en) * 1970-12-04 1973-09-19 English Electric Co Ltd Electrical power supply systems
SU691997A1 (en) * 1977-09-30 1979-10-15 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Arrangement for coupling two power supply systems

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016130996A (en) 2018-02-01
RU2661478C2 (en) 2018-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11502567B2 (en) Stator winding for a rotating electrical machine
US5387859A (en) Stepped waveform VSCF system with engine start capability
RU185666U1 (en) MULTI-PHASE VESSEL ELECTRIC MOVEMENT SYSTEM
EP2953228B1 (en) Device and method for connecting an electric power generator to an HVDC transmission system
US9590521B2 (en) Power converters for aircraft starter/generators
WO2014032668A1 (en) Connection system for power generation system with dc output
JP6289825B2 (en) Generator excitation device and power conversion system
JP4422030B2 (en) Method of operating a matrix converter and matrix converter for implementing this method
US9853512B2 (en) Stator winding arrangement for an electrical machine having series connected short and long windings
Calzo et al. Converter topologies comparison for more electric aircrafts high speed starter/generator application
US9680344B2 (en) Multiphase electrical machine and method of use
RU157368U1 (en) VEHICLE MOTION SYSTEM
CN102420560A (en) Excitation structure and alternating-current and direct-current excitation control method for frequency-variable alternating-current starting power generation system
US10938333B2 (en) Circuit arrangement and electric machine
Cardoso et al. Evolution and development prospects of electric propulsion systems of large sea ships
RU2521883C1 (en) Marine electric power plant
EP3613137B1 (en) Power generation system and method
WO2018021935A1 (en) Transformer and autotransformer of alternating and direct current, and operating method thereof
RU187809U1 (en) MULTI-PHASE SYSTEM OF ELECTRIC MOTION OF VESSELS WITH A SWITCH IN NEUTRAL
US5731971A (en) Apparatus for providing multiple, phase-shifted power outputs
Dattu et al. Multifunctional induction machine
CN109617120B (en) Direct-current wind generating set and wind power plant
CN111463815A (en) Rotating frequency conversion and transformation device based on double-fed motor
RU191518U1 (en) ROTATING FIELD TRANSFORMER
RU2713488C1 (en) Propellant electrical installation

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17834849

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17834849

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1