RU2504070C1 - Seven-phase transformer converter of phase number - Google Patents
Seven-phase transformer converter of phase number Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504070C1 RU2504070C1 RU2012125339/07A RU2012125339A RU2504070C1 RU 2504070 C1 RU2504070 C1 RU 2504070C1 RU 2012125339/07 A RU2012125339/07 A RU 2012125339/07A RU 2012125339 A RU2012125339 A RU 2012125339A RU 2504070 C1 RU2504070 C1 RU 2504070C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coils
- phase
- turns
- coil
- main
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании выпрямителей для регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока для станков для повышения их быстродействия, а также на преобразовательных подстанциях для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической отраслях промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в трехфазной сети.The invention relates to a conversion technique and can be used to create rectifiers for controlled electric drives of direct and alternating current for machines to increase their speed, as well as in converter substations for powering electrified railways, in the electrometallurgical and chemical industries to reduce the ripple of the rectified voltage and reducing the content of higher harmonic components in the AC curve in a three-phase network.
Из уровня техники известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в многофазное на основе трансформаторов Скотта. (Ворфоломеев Г.Н., Мятеж С.В., Шуров Н.И. «Пятифазный мостовой выпрямительный агрегат на основе схемы Скотта» /Вестник КГТУ. Транспорт. Вып.39. Красноярск: Изд. КГТУ, 2005, с.21-25).In the prior art, a three-phase AC to multi-phase converter based on Scott transformers is known. (Vorfolomeev G.N., Matezh S.V., Shurov N.I. “Five-phase bridge rectifier unit based on the Scott scheme” / Bulletin of KSTU. Transport. Issue. 39. Krasnoyarsk: Publishing house of KSTU, 2005, p.21- 25).
Недостатком известных преобразователей является сложная схема трансформатора, обусловленная необходимостью получения соответствующего сдвига вторичных фазных напряжений.A disadvantage of the known converters is the complex circuit of the transformer, due to the need to obtain the corresponding shift of the secondary phase voltages.
Из уровня техники известны также преобразователи трехфазного переменного напряжения в многофазное. Трансформатор снабжен дополнительной группой вторичных обмоток. Группы вторичных обмоток соединены с разноименными фазами добавочных вторичных обмоток по схеме «зигзаг» (В.Казаков. «Источники питания. Многофазные силовые трансформаторы-преобразователи и выпрямители» / Силовая электроника №4, 2006, с.7-15).Converters of three-phase alternating voltage to multiphase are also known from the prior art. The transformer is equipped with an additional group of secondary windings. The groups of secondary windings are connected with the opposite phases of the additional secondary windings according to the “zigzag” scheme (V. Kazakov. “Power supplies. Multiphase power transformers-converters and rectifiers” / Power Electronics No. 4, 2006, pp. 7-15).
Недостатком этого устройства является большое число вторичных обмоток, что значительно усложняет конструкцию преобразователя, технологию его изготовления и приводит к перерасходу материалов при его изготовлении.The disadvantage of this device is the large number of secondary windings, which greatly complicates the design of the converter, the technology of its manufacture and leads to cost overruns in its manufacture.
Наиболее близким решением по технической сути и достигаемому результату является преобразователь числа фаз, используемый для получения многофазного напряжения, состоящий из трех однофазных трансформаторов, содержащих каждый по одной первичной обмотке и требующий несколько групп вторичных обмоток. Таким образом, для реализации требуется трехфазная сеть, три однофазных трансформатора, с тремя первичными обмотками, подключенными к трехфазной сети и тринадцать вторичных обмоток, создающих семь выходов семифазной системы напряжений (Ворфоломеев Г.Н. и др. «Обзор схемных решений преобразователей числа фаз на трансформаторах. Совершенствование технических средств электрического транспорта» / Сборник научных трудов. Выпуск 2. Новосибирск, 2001, с.78-96).The closest solution in technical essence and the achieved result is a phase number converter used to produce multiphase voltage, consisting of three single-phase transformers, each containing one primary winding and requiring several groups of secondary windings. Thus, the implementation requires a three-phase network, three single-phase transformers, with three primary windings connected to a three-phase network and thirteen secondary windings that create seven outputs of the seven-phase voltage system (GN Vorfolomeyev et al. “Overview of circuit solutions for phase number converters on transformers. Improving the technical means of electric transport "/ Collection of scientific papers. Issue 2. Novosibirsk, 2001, p. 78-96).
Недостатком известного устройства является тот факт, что групповой трехфазный трансформатор уступает трехфазному трехстержневому трансформатору по своим весогабаритным показателям, а также преобразователь имеет большое число вторичных обмоток с различными параметрами, что значительно усложняет конструкцию преобразователя, технологию его изготовления и приводит к перерасходу материалов и увеличению его стоимости.A disadvantage of the known device is the fact that a group three-phase transformer is inferior to a three-phase three-rod transformer in terms of weight and dimensions, and the converter has a large number of secondary windings with various parameters, which greatly complicates the design of the converter, its manufacturing technology and leads to cost overruns and an increase in its cost .
Техническим результатом заявленного изобретения является создание такой архитектуры преобразователя, которая позволяет сократить расход активных материалов при замене трехфазного группового трансформатора трехстержневым за счет сокращения числа катушек вторичной обмотки, что в итоге позволяет улучшить весогабаритные показатели преобразователя, упростить конструкцию преобразователя, технологию его изготовления и уменьшить его стоимость.The technical result of the claimed invention is the creation of such a converter architecture, which allows to reduce the consumption of active materials when replacing a three-phase group transformer with a three-rod one due to the reduction in the number of secondary winding coils, which ultimately allows to improve the overall dimensions of the converter, simplify the design of the converter, its manufacturing technology and reduce its cost .
Поставленный технический результат решается в семифазном трансформаторном преобразователе числа фаз, представляющем собой трехфазный трансформатор, состоящий из трех катушек первичной обмотки и семи катушек вторичной обмотки с выходами симметричного семифазного напряжения, согласно изобретению, катушки вторичной обмотки выполнены в виде шести основных катушек по две на каждом стержне трансформатора, и одной добавочной катушки, при этом основные катушки выполнены с отпайками от витков и соединены между собой узлами в один контур в виде «шестиугольника» таким образом, что напряжения между узлами образуют шестифазную симметричную систему напряжений, позволяющую сформировать шесть точек на витках основных катушек вторичной обмотки по одной на каждой катушке, потенциалы которых представляют собой шесть выходов симметричной семифазной системы напряжений, кроме того, добавочная катушка вторичной обмотки, подсоединенная к узлу контура «шестиугольника», не связанному с основными катушками вторичной обмотки той фазы, на стержне которой она находится, а ее другой выход совместно с шестью отпайками от витков основных катушек вторичных обмоток представляет собой седьмой выход симметричной семифазной системы напряжений преобразователя, причем отпайки от витков основных катушек, к узлу которых подключается добавочная катушка, делят число витков этих катушек в отношении (1-Tg60°Sin21,43°/Cos12,86°):(1+Tg60°Sin21,43°/Cos12,86°)=0,175:0,825 от начала катушек, отпайки от витков следующих за ними катушек по контуру «шестиугольника» делят число витков этих катушек в отношении - (1+Tg60°Tg12,86°):(1-Tg60°Tg12,86°)=0,7:0,3 от начала катушек, а отпайки от витков двух следующих по контуру катушек «шестиугольника» делят число витков катушек в отношении - (1-Tg60°Sin4,29°/Cos12,86°):(1+Tg60°Sin4,29°/Cos12,86°)=0,44:0,56 от начала катушек.The technical result is solved in a seven-phase transformer of the number of phases, which is a three-phase transformer consisting of three primary coils and seven secondary coils with outputs of symmetrical seven-phase voltage, according to the invention, the secondary coils are made in the form of six main coils, two on each rod transformer, and one additional coil, while the main coils are made with tap from the turns and are interconnected by nodes in one circuit in de "hexagon" in such a way that the voltages between the nodes form a six-phase symmetrical voltage system, which allows you to create six points on the turns of the main coils of the secondary winding, one on each coil, the potentials of which are six outputs of a symmetric seven-phase voltage system, in addition, an additional secondary coil windings connected to the node of the "hexagon" circuit, not connected to the main coils of the secondary winding of that phase, on the rod of which it is located, and its other output together with six tap from the turns of the main coils of the secondary windings is the seventh output of a symmetric seven-phase voltage system of the Converter, and tap from the turns of the main coils, to the node of which an additional coil is connected, divide the number of turns of these coils in relation to (1-Tg60 ° Sin21.43 ° / Cos12.86 °) :( 1 + Tg60 ° Sin21.43 ° / Cos12.86 °) = 0.175: 0.825 from the beginning of the coils, desoldering from the turns of the coils following them along the "hexagon" circuit divides the number of turns of these coils with respect to - (1 + Tg60 ° Tg12.86 °) :( 1-Tg60 ° Tg12.86 °) = 0.7: 0.3 from the beginning of the coils, and the desolders from vit the number of turns of the coils in the relation - (1-Tg60 ° Sin4.29 ° / Cos12.86 °) :( 1 + Tg60 ° Sin4.29 ° / Cos12.86 °) = 0, 44: 0.56 from the start of the coils.
Заявленное техническое решение поясняется графическими материалами, где:The claimed technical solution is illustrated by graphic materials, where:
- на фиг.1 представлена схема семифазного преобразователя числа фаз;- figure 1 presents a diagram of a seven-phase phase number converter;
- на фиг.2 - векторная диаграмма потенциалов на вторичных обмотках преобразователя.- figure 2 is a vector diagram of potentials on the secondary windings of the Converter.
Семифазный трансформаторный преобразователь числа фаз состоит из трехфазного трансформатора, имеющего три катушки первичной обмотки: 1, 2 и 3, которые соединены по схеме «звезда» (или по схеме «треугольник») и подключены к трехфазной сети с нулевым проводом «0», шесть соединенных между собой основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток, имеющих одну добавочную катушку 10 вторичной обмотки и отпайки 11, 12, 13, 14, 15, 16 от витков основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток. При этом начало основной катушки 4 вторичной обмотки соединено с началом основной катушки 8 вторичной обмотки, образуя узел А, конец основной катушки 8 вторичной обмотки соединен с концом основной катушки 6 вторичной обмотки, образуя узел В, начало основной катушки 6 вторичной обмотки соединено с началом основной катушки 5 вторичной обмотки, образуя узел С, конец основной катушки 5 вторичной обмотки соединен с концом основной катушки 9 вторичной обмотки, образуя узел D, начало основной катушки 9 вторичной обмотки соединено с началом основной катушки 7 вторичной обмотки, образуя узел Е, конец основной катушки 7 вторичной обмотки соединен с концом основной катушки 4 вторичной обмотки, образуя узел F и замыкая контур основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток, образующих «шестиугольник» A, B, C, D, E, F. Каждая основная катушка 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичной обмотки трансформатора является стороной «шестиугольника» A, B, C, D, E, F, преобразующего симметричную трехфазную систему напряжений в симметричную шестифазную систему напряжений. Добавочная катушка 10 вторичной обмотки подсоединяется своим началом 17 к вершине В «шестиугольника», с которой не связаны основные катушки 4 и 5 вторичных обмоток того же стержня, на котором находится добавочная катушка 10 вторичной обмотки. Второй зажим 18 добавочной катушки 10 вторичной обмотки вместе с отпайками 11, 12, 13, 14, 15, 16 от витков основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток является седьмым выходом - с - семифазной системы напряжений a, b, c, d, e, f, g преобразователя. Фазовый угол симметричной семифазной системы напряжений a, b, c, d, e, f, g определяется из выражения: 360°:7=51,43°, а его половина равна 25,71°. Напряжение семифазной системы напряжений зависит от величины напряжения шестифазной системы и связано с ним соотношением: U7=U6Cos30°/Cos12,86°=0,89U6, что следует из рассмотрения прямоугольных треугольников (0-С-19) и (0-19-е):(0-19)=U6Cos30°=U7Cos12,86°, где угол 12,86°=2×51,43°-90°. Поэтому напряжение на добавочной катушке 10 вторичной обмотки, определяясь разностью фазных напряжений (U6-U7), характеризуется величиной: Uдоб=0,11 U6.The seven-phase transformer for converting the number of phases consists of a three-phase transformer having three primary winding coils: 1, 2 and 3, which are connected according to the "star" (or according to the "triangle") and connected to a three-phase network with a zero wire "0", six interconnected
Определим теперь положение отпаек 11, 12, 13, 14, 15, 16 от витков основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток. Для этого воспользуемся векторной диаграммой (фиг.2), приняв число витков любой из катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 вторичных обмоток пропорциональным длине соответствующего вектора. Примем длину вектора напряжения на фазе шестифазного многоугольника за единицу. Добавочная катушка 10 вторичной обмотки подсоединяется своим началом к вершине В «шестиугольника» A, B, C, D, E, F, с которой не связаны основные катушки 4 и 5 вторичных обмоток того же стержня, на котором находится добавочная катушка 10 вторичной обмотки. Отпайки 13 и 15 от витков основных катушек 6 и 8 вторичных обмоток, к узлу которых подключается добавочная катушка 10 вторичной обмотки, делят число витков от начала основных катушек 6 и 8 вторичной обмотки в отношении, определяемом отношением отрезков С-13 и В-13. Отрезок C-13=0,5U6-U7Sin21,43°. Выражая U7 через U6 после преобразований, получаем: (1-Tg60°Sin21,43°/Cos12,86°):(1+Tg60°Sin21,43°/Cos12,86°)=0,175:0,825. Отпайки 11 и 12 от витков основных катушек 4 и 5 вторичных обмоток, следующих за основными катушками 6 и 8 вторичных обмоток по контуру «шестиугольника» A, B, C, D, E, F, делят число витков основных катушек 4 и 5 вторичных обмоток в отношении, определяемом отношением отрезков (С-12) и (D-12) - (1+Tg60°Tg12,86°):(1-Tg60°Tg12,86°)=0,7:0,3 от начала основных катушек 4 и 5 вторичных обмоток. Отпайки 14 и 16 от витков двух следующих по контуру «шестиугольника» A, B, C, D, E, F основных катушек 7 и 9 вторичных обмоток делят число витков от начала этих катушек в отношении, определяемом отношением отрезков (Е-16) и (D-16) - (1-Tg60°Sin4,29°/Cos12,86°):(1+Tg60°Sin4,29°/Cos12,86°)=0,44:0,56.We now determine the position of the
Семифазный трансформаторный преобразователь числа фаз работает следующим образом. При подключении трехфазного трансформатора к трехфазной сети в стержнях магнитной цепи трансформатора возникают три магнитных потока, сдвинутых по фазе друг относительно друга на третью часть периода или в градусном измерении на 120°. Выполнение вторичной обмотки для каждой фазы в виде двух основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток на стержне каждой фазы позволяет получить два вторичных напряжения на каждую фазу с противоположной полярностью (со сдвигом на 180°). Таким образом, при трех напряжениях сети, сдвинутых по фазе на 120°, получаются шесть вторичных напряжений, сдвинутых по фазе друг относительно друга на 60°. При соединении шести основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток так, как описано выше, получается шестифазный «шестиугольник» A, B, C, D, E, F с симметричной шестифазной системой напряжений на основных катушках 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток. Проведенный анализ показал, что на витках основных катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток, образующих «шестиугольник» A, B, C, D, E, F, находятся шесть точек a, b, d, e, f, g, потенциалы которых равны по величине, но отличаются по фазе на одну седьмую часть периода (что в градусном измерении равно 360°:7=51,43°), а седьмая точка - с - создается на выходе 18 добавочной катушки 10 вторичной обмотки и получается семифазная симметричная система напряжений a, b, c, d, e, f, g.Seven-phase transformer Converter of the number of phases works as follows. When a three-phase transformer is connected to a three-phase network, three magnetic fluxes appear in the rods of the magnetic circuit of the transformer, phase shifted relative to each other by a third of the period or in degree measurement by 120 °. The implementation of the secondary winding for each phase in the form of two
Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, позволяет за счет сокращения числа катушек вторичной обмотки сократить расход активных материалов при замене трехфазного группового трансформатора трехстержневым, что в итоге позволяет улучшить весогабаритные показатели преобразователя, упростить конструкцию преобразователя и технологию его изготовления.Thus, the claimed combination of essential features set forth in the claims allows, by reducing the number of secondary coils, to reduce the consumption of active materials when replacing a three-phase group transformer with a three-rod one, which ultimately improves the weight and dimensions of the converter, simplify the design of the converter and its manufacturing technology.
Анализ заявленного технического решения на соответствие требованиям условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the requirements of patentability showed that the characteristics indicated in the independent claim are interrelated with each other with the formation of a stable set of necessary features, unknown at the priority date from the prior art, sufficient to obtain the required synergistic (over-total) technical result.
Свойства, регламентированные в заявленном, соединены отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.The properties regulated in the claimed are connected by separate features, are well known from the prior art and do not require additional explanation.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования при создании регулируемых электроприводов постоянного тока;- the object embodying the claimed technical solution, in its implementation is intended for use in the creation of adjustable DC electric drives;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the independent claim, the possibility of its implementation using the means and methods known from the prior art on the priority date on the priority date has been confirmed;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of patentability “novelty”, “inventive step” and “industrial applicability” under applicable law.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012125339/07A RU2504070C1 (en) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | Seven-phase transformer converter of phase number |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012125339/07A RU2504070C1 (en) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | Seven-phase transformer converter of phase number |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012125339A RU2012125339A (en) | 2013-12-27 |
| RU2504070C1 true RU2504070C1 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49785758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012125339/07A RU2504070C1 (en) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | Seven-phase transformer converter of phase number |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2504070C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU555523A1 (en) * | 1973-06-15 | 1977-04-25 | Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе | Three Phase Phase Converter |
| US6335872B1 (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-01 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Nine-phase transformer |
-
2012
- 2012-06-19 RU RU2012125339/07A patent/RU2504070C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU555523A1 (en) * | 1973-06-15 | 1977-04-25 | Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе | Three Phase Phase Converter |
| US6335872B1 (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-01 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Nine-phase transformer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012125339A (en) | 2013-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2320550B1 (en) | Power transformer and power converter incorporating same | |
| EP2320551B1 (en) | Thirty-six pulse power transformer and power converter incorporating same | |
| EA029591B1 (en) | Autotransformer system reducing total harmonic distortion | |
| RU2673250C1 (en) | Semiconductor rectifier | |
| RU151437U1 (en) | MAGNETO ELECTRIC MACHINE | |
| US20160126857A1 (en) | Autotransformer with wide range of, integer turns, phase shift, and voltage | |
| RU2529180C1 (en) | Twelve-phase step-up autotransformer voltage converter | |
| RU2504070C1 (en) | Seven-phase transformer converter of phase number | |
| US8395469B2 (en) | Multi-phase transformer | |
| RU2379818C1 (en) | Device for interphase current distribution | |
| RU2520558C2 (en) | Twelve-phase transformer-coupled phase converter | |
| RU2503121C1 (en) | Five-phase phase changer | |
| RU2526093C1 (en) | Twelve-phase stepdown autotransformer converter of phase number | |
| RU2510568C1 (en) | Twelve-phase step-up autotransformer phase changer | |
| RU2529510C1 (en) | Twelve-pulse voltage transformer converter | |
| RU2529215C1 (en) | Twelve-phase step-down autotransformer converter | |
| RU2529178C1 (en) | Twelve-phase step-up autotransformer voltage converter | |
| RU152236U1 (en) | CONTACTLESS DC GENERATION SYSTEM | |
| RU2569668C1 (en) | Direct current generation system | |
| RU122213U1 (en) | AUTO TRANSFORMER-RECTIFIER DEVICE | |
| RU143244U1 (en) | MULTI-PHASE TRANSFORMER PHASE NUMBER CONVERTER | |
| RU81011U1 (en) | DC GENERATION SYSTEM | |
| RU2487455C1 (en) | Nine-phase converter | |
| RU2383986C1 (en) | Ac/dc converter with eight-fold ripple frequency | |
| RU2551904C1 (en) | Machine-valve generator of direct current |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180620 |