Багатофазний фазообертач

Реферат: Багатофазний фазообертач з багатофазним входом та виходом, що має зсув по фазі до 180º та змінний активний опір, причому містить двохобмотковий m-фазний трансформатор із числом витків первинної обмотки W 1, числом витків вторинної обмотки W 2, коефіцієнтом трансформації kт=W 1/W 2, де початок первинної обмотки і-тої фази трансформатора з'єднаний з початком вторинної обмотки однойменної і-тої фази трансформатора та з і-тою фазою вхідної напруги трансформатора, кінець первинної обмотки і-тої фази трансформатора приєднаний послідовно з першим кінцем змінного резистора і-тої фази, а кінець вторинної обмотки і-тої фази трансформатора підключений до і-тої фази навантаження з великим опором. UA 68401 U (54) БАГАТОФАЗНИЙ ФАЗООБЕРТАЧ UA 68401 U UA 68401 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електротехнічної та радіотехнічної галузей. Відомим аналогом є фазообертач (А. с. СССР № 1205288. кл Н03Н 7/18,1984), який належить до імпульсної техніки і радіотехніки та може бути використаний в системах автоматики. Фазообертач містить два формувачі пилоподібної напруги, компаратор, ключ, елемент АБО, елемент ЗАБОРОНА. Недоліком відомого аналогу є відносна складність пристрою і можливість використання його тільки в однофазних колах. Найближчим аналогом є містковий фазообертач з зсувом фази до 180° (Радиотехника, № 1,1963, С. 72-77,), який являє собою чотириполюсник з активними і реактивними елементами в плечах містка, який забезпечує плавне регулювання фазового зсуву від 0 до -π між вхідною і вихідною напругами та сталість величини останньої. Недоліком відомого аналогу є відносна складність пристрою і можливість використання його тільки в однофазних колах. Недоліком найближчого аналогу є необхідність будувати m-фазний фазообертач на базі m однофазних фазообертачів, що призводить до громіздкості конструкції. Враховуючи зазначене, можна зробити висновок, що запропонована модель багатофазного фазообертача є достатньо ефективна і може бути успішно застосована в системах управління m-фазними тиристорними випрямлячами безконтактних синхронних машин, перетворювачів частоти, в електротехнічній та інших галузях. Позитивний ефект від застосування даної моделі полягає у використанні m-фазного фазообертача в системах управління тиристорами m-фазних перетворювачів. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити фазообертач за рахунок розширення області його використання на m-фазні кола безпосередньо, забезпечивши діапазон регулювання фазового зсуву від від 0 до -  при сталості вихідної напруги. Поставлена задача вирішується тим, що: 1.m-фазний фазообертач систем керування перетворювальної техніки, що містить двохобмотковий m-фазний трансформатор із числом витків первинної обмотки W 1, числом витків вторинної обмотки W 2, коефіцієнтом трансформації kт=W 1/W 2, початок первинної обмотки і-тої фази трансформатора з'єднаний з початком вторинної обмотки однойменної і-тої фази трансформатора та з і-тою фазою вхідної напруги трансформатора, кінець первинної обмотки ітої фази трансформатора приєднаний послідовно з першим кінцем змінного резистора і-тої фази, а кінець вторинної обмотки і-тої фази трансформатора підключений до і-тої фази навантаження з великим опором. 2.m-фазний фазообертач за п. 1, що відрізняється тим, що з метою підтримки амплітуди вихідної напруги незмінною коефіцієнт трансформації kт=1/2. 3.m-фазний фазообертач за п. 1 і п. 2, що відрізняється тим, що з метою спрощення конструкції всі початки первинних обмоток приєднані до входу мостового m-фазного випрямляча, вихід якого приєднаний до кінців одного змінного резистора. 4.m-фазний фазообертач за п. 1, п. 2 і п. 3, що відрізняється тим, що з метою автоматизації зміни фази вихідної напруги т-фазного фазообертача вихід випрямляча додатково приєднаний до блоку автоматичного регулювання. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 приведена принципова електрична схема m-фазного фазообертача, побудованого на базі двохобмоткового m-фазного трансформатора. На фіг. 2а представлена векторна діаграма напруг і струму первинної обмотки першої фази m-фазного трансформатора. На фіг. 2b показана векторна діаграма напруг первинної та вторинної обмотки першої фази m-фазного трансформатора. На фіг. 3 представлена принципова електрична схема m-фазного фазообертача, в якому з метою зменшення кількості керуючих елементів всі кінці первинних обмоток m-фазного трансформатора приєднані до входу мостового m-фазного випрямляча, вихід якого приєднаний до кінців одного змінного резистора. На фіг. 4 показана електрична схема m-фазного фазообертача, в якому з метою автоматизації зміни фази вихідної напруги m-фазного фазообертача вихід випрямляча додатково приєднаний до блоку автоматичного регулювання. Опис в статиці. На фіг. 1 показані: W 11,W 12, …W 1i - первинні обмотки першої, другої, … і-ї фази m-фазного трансформатора; W 21,W 22, …W 2i - вторинні обмотки першої, другої, … і-ї фази m-фазного трансформатора; U1,U2, … Ui - перша, друга, … і-та фази m-фазної вхідної системи напруг; R11,R12, … R1i - перший, другий, … і-тий змінні резистори з плинним значенням активного опору кожного резистора r1;Zn1,Zn2, … Zni, - опори першої, другої, … і-тої фази m-фазного навантаження, на вхід яких подаються вихідні напруги Un1,Un2, … Uni m-фазного фазообертача. Початки всіх первинних обмоток трансформатора з'єднані з початками однойменних фаз всіх вторинних обмоток трансформатора та з однойменними фазами m-фазної вхідної системи напруг. Кінці всіх первинних обмоток m-фазного трансформатора з'єднані з першими кінцями m 1 UA 68401 U змінних резисторів, другі кінці яких об'єднані в одну загальну точку. Опори т-фазного навантаження з'єднані по схемі "зірка" або "багатокутник".   На фіг. 2 показані позначення: U1 - вектор першої фази m-фазної вхідної системи напруг; I11  - вектор струму первинної обмотки першої фази m-фазного трансформатора; I11r1 - падіння 5   напруги на змінному резисторі R11; E11   jI11xm - вектор електрорушійної сили первинної обмотки першої фази m-фазного трансформатора, хm - головний індуктивний опір трансформатора.  На фіг. 5 показані позначення: U1 - вектор першої фази m-фазної вхідної системи напруг;   E21  E11 / k т 10 15 20 25 30 - вектор електрорушійної сили вторинної обмотки першої фази m-фазного    трансформатора; Un1  U1  E21 - вихідна напруга вторинної обмотки першої фази m-фазного трансформатора. На фіг. 3 показані: W 11,W12, … W 1i - первинні обмотки першої, другої, … і-ї фази m-фазного трансформатора; W 21,W 22, …W 2i - вторинні обмотки першої, другої, … і-ї фази m-фазного трансформатора; U1,U2, … Ui - перша, друга, … і-та фази m-фазної вхідної системи напруг; 1-mфазне навантаження, на вхід яких подаються вихідні напруги Un1,Un2, … Uni m-фазного фазообертача; 2-m-фазний мостовий некерований випрямляч, вхід якого підключений до вихідних кінців первинних обмоток m-фазного трансформатора, а вихід через ключ К підключений до змінного резистора R. На фіг. 4 показані: W 11,W12, …W 1i - первинні обмотки першої, другої, … і-ї фази m-фазного трансформатора; W 21,W 22, …W 2i - вторинні обмотки першої, другої, … і-ї фази m-фазного трансформатора; U1,U2, … Uni - перша, друга, … і-та фази m-фазної вхідної системи напруг; 1m-фазне навантаження, на вхід яких подаються вихідні напруги Un1,Un2, … Uni m-фазного фазообертача; 2-m-фазний мостовий некерований випрямляч, вхід якого підключений до вихідних кінців первинних обмоток m-фазного трансформатора, а вихід через перемикач К підключений до змінного резистора R або до блоку автоматичного регулювання 3. Принцип роботи. Покажемо роботу m-фазного фазообертача при порівняно великому опорі навантаження, при якому можна знехтувати впливом струму навантаження на струми первинних обмоток mфазного трансформатора. В цьому випадку струм первинної обмотки першої фази m-фазного      трансформатора I11  U1 / r1  j  xm  . При цьому U1  E11  I11  r1 , як показано на фіг. 5. При зміні  величини r1 кінець вектора I11  r1 (точка В1 на фіг. 5) ковзає по колу, проведеному на діаметрі  OA  U1 з центром в точці О1. Враховуючи, що первинна і вторинна обмотки першої фази mфазного трансформатора знаходяться на одному стрижні магнітопроводу з одним і тим же магнітним потоком, в вторинній обмотці першої фази m-фазного трансформатора наводиться 35    ЕРС E21  k т  E11 (фіг. 5). При kт=W 1/W 2=1/2 кінець вектора E21 ковзає по колу, проведеному на діаметрі  CA  2 U1 з центром в точці О, що показано на фіг. 5. Вектор вихідної напруги першої     фази m-фазного трансформатора Un1  U1  E21 . Тому кінець вектора Un1 (точка В2 на фіг. 5) також ковзає по колу, проведеному на діаметрі  CA  2 U1 . При опорі r1     Un1  U1 , при r =0 1   Un1  U1 . Це вказує, що при зміні опору R від значення 0 до значення со величина фазового 11 40 45 зсуву вихідної напруги кожної фази m-фазного фазообертача змінюється на величину -π. При цьому амплітуда вихідної напруги остається незмінною. Враховуючи зазначене, можна зробити висновок, що запропонована модель m-фазного фазообертача є достатньо ефективна і може бути успішно застосована в системах управління багатофазними випрямлячами систем збудження синхронних машин,в перетворювачах частоти, в електротехнічній та інших галузях. Позитивний ефект від застосування даної моделі полягає в застосуванні одного m-фазного фазообертача, який відрізняється високими технікоекономічними показниками. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 2 UA 68401 U 5 10 15 1. Багатофазний фазообертач з багатофазним входом та виходом, що має зсув по фазі до 180º та змінний активний опір, який відрізняється тим, що містить двохобмотковий m-фазний трансформатор із числом витків первинної обмотки W 1, числом витків вторинної обмотки W 2, коефіцієнтом трансформації kт=W 1/W 2, де початок первинної обмотки і-тої фази трансформатора з'єднаний з початком вторинної обмотки однойменної і-тої фази трансформатора та з і-тою фазою вхідної напруги трансформатора, кінець первинної обмотки ітої фази трансформатора приєднаний послідовно з першим кінцем змінного резистора і-тої фази, а кінець вторинної обмотки і-тої фази трансформатора підключений до і-тої фази навантаження з великим опором. 2. Багатофазний фазообертач за п. 1, який відрізняється тим, що для підтримки амплітуди вихідної напруги незмінною коефіцієнт трансформації kт=1/2. 3. Багатофазний фазообертач за п. 1 і п. 2, який відрізняється тим, що всі початки первинних обмоток приєднані до входу мостового m-фазного випрямляча, вихід якого приєднаний до кінців одного змінного резистора. 4. Багатофазний фазообертач за п. 1, п. 2 і п. 3, який відрізняється тим, що для автоматизації зміни фази вихідної напруги фазообертача вихід випрямляча додатково приєднаний до блоку автоматичного регулювання. 3 UA 68401 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4