RU2520558C2 - Twelve-phase transformer-coupled phase converter - Google Patents
Twelve-phase transformer-coupled phase converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2520558C2 RU2520558C2 RU2012130809/07A RU2012130809A RU2520558C2 RU 2520558 C2 RU2520558 C2 RU 2520558C2 RU 2012130809/07 A RU2012130809/07 A RU 2012130809/07A RU 2012130809 A RU2012130809 A RU 2012130809A RU 2520558 C2 RU2520558 C2 RU 2520558C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- converter
- twelve
- voltage
- transformer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (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 промышленности для уменьшения величины пульсаций выпрямленного напряжения и уменьшения содержания высших гармонических составляющих в кривой переменного тока в трехфазной сети.The invention relates to a conversion technique and can be used to create rectifiers for controlled electric drives of direct and alternating current for machines to increase their speed, as well as in converter substations for powering electrified railways, in the electrometallurgical and chemical industries to reduce the ripple of the rectified voltage and reduce the content of higher harmonic components in the 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 г., стр.21-25).From the prior art, a three-phase AC to multi-phase converter based on Scott transformers is known (GN Vorfolomeev, SV Myatezh, NI Shurov “Five-phase bridge rectifier unit based on the Scott circuit” / 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.
Известны также преобразователи трехфазного переменного напряжения в многофазное, использующие схему «зигзаг», в которых трансформатор снабжен дополнительной группой вторичных обмоток. Группы вторичных обмоток соединены с разноименными фазами дополнительных вторичных обмоток (Казаков В. «Источники питания. Многофазные силовые трансформаторы-преобразователи и выпрямители» / Силовая электроника, №4, 2006 г., стр.7-15).Three-phase AC to multi-phase converters are also known, using a zigzag circuit in which 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 (Kazakov V. “Power supplies. Multiphase power transformers-converters and rectifiers” / Power Electronics, No. 4, 2006, pp. 7-15).
Недостатком таких устройств является большое число вторичных обмоток, что значительно усложняет конструкцию преобразователя, технологию его изготовления, приводит к перерасходу материалов и увеличению его стоимости.The disadvantage of such devices is the large number of secondary windings, which greatly complicates the design of the converter, the technology of its manufacture, leads to cost overruns and an increase in its cost.
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. Известный преобразователь требует для своей реализации трехфазную сеть, три однофазных трансформатора с тремя первичными обмотками, подключенными к трехфазной сети, и тринадцать вторичных обмоток, создающих двенадцать выходов двенадцатифазной 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 г., стр.78-96).The closest solution in technical essence and the achieved result is a phase number converter used to obtain a multiphase voltage, consisting of three single-phase transformers, each containing one primary winding, and requiring several groups of secondary windings. The well-known converter 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 twelve outputs of the twelve-phase voltage system (GN Vorfolomeev et al., “Overview of circuit designs for phase number converters transformers. Improving the technical means of electric transport "/ Collection of scientific papers. Issue 2. Novosibirsk, 2001, pp. 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, 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, 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 за счет того, что в двенадцатифазном преобразователе числа фаз, представляющем собой трехфазный трансформатор, состоящий из трех катушек первичной обмотки и шести катушек вторичной обмотки с двенадцатью выходами симметричного двенадцатифазного напряжения, согласно изобретению, каждая из катушек вторичной обмотки выполнена с двумя отпайками, отстоящими от начала и конца катушки на число витков, составляющее 0,5(1-Tg60°Tg15°) части от витков катушки вторичной обмотки и соединены вместе друг с другом узлами в один контур в виде «шестиугольника» таким образом, что напряжения между узлами образуют симметричную шестифазную систему напряжений, а отпайки, делящие число витков каждой катушки вторичной обмотки в отношении 0,268:0,464:0,268 и представляют собой выходы симметричной двенадцатифазной системы напряжений преобразователя.The technical result is solved due to the fact that in a twelve-phase converter of the number of phases, which is a three-phase transformer consisting of three primary coils and six secondary coils with twelve outputs of a symmetric twelve-phase voltage, according to the invention, each of the secondary coils is made with two tap spaced from the beginning and end of the coil by the number of turns equal to 0.5 (1-Tg60 ° Tg15 °) of the part from the turns of the secondary coil and connected together m nodes in one circuit in the form of a "hexagonal" so that the voltage between the nodes form a symmetric six-phase voltage system and branch line, dividing the number of secondary winding turns of each coil in relation to 0.268: 0.464: 0.268 and represent outputs symmetrical dvenadtsatifaznoy inverter voltage system.
Заявленное изобретение поясняется графическими материалами, где:The claimed invention is illustrated by graphic materials, where:
- на фиг.1 представлена схема двенадцатифазного преобразователя числа фаз;- figure 1 presents a diagram of a twelve-phase converter of the number of phases;
- 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.
Двенадцатифазный трансформаторный преобразователь числа фаз состоит из трехфазного трансформатора, имеющего три катушки 1, 2 и 3 первичной обмотки, которые соединены по схеме «звезда» (или «треугольник») и подключены к трехфазной сети с нулевым проводом «0», шесть соединенных между собой катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичной обмотки, имеющих отпайки 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 от витков. При этом начало катушки 4 вторичной обмотки соединено с началом катушки 8 вторичной обмотки, образуя узел А, конец катушки 8 вторичной обмотки соединен с концом катушки 6 вторичной обмотки, образуя узел В, начало катушки 6 вторичной обмотки соединено с началом катушки 5 вторичной обмотки, образуя узел С, конец катушки 5 вторичной обмотки соединен с концом катушки 9 вторичной обмотки, образуя узел D, начало катушки 9 вторичной обмотки соединено с началом катушки 7 вторичной обмотки, образуя узел Е, конец катушки 7 вторичной обмотки соединен с концом катушки 4 вторичной обмотки, образуя узел F, и замыкая контур катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток, образующих «шестиугольник» A, B, C, D, E, F. Каждая 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. Каждая отпайка 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 от витков катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичной обмотки является одним из выходов a, b, c, d, e, f, g, h, k, l, m, n симметричной двенадцатифазной системы напряжений преобразователя. Фазовый угол симметричной двенадцатифазной системы напряжений может быть определен из выражения: 360°:12=30°. Напряжение двенадцатифазной системы напряжений зависит от величины напряжения шестифазной системы и связано с ним соотношением: U12=U6Cos30°/Cos15°=0,897U6, что следует из рассмотрения прямоугольных треугольников (0-С-22) и (0-е-22):(0-22)=U6Cos30°=U12Cos15°, где 15°=30°:2.A twelve-phase transformer for converting the number of phases consists of a three-phase transformer having three
Определим теперь положение отпаек 10, 11,12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 от витков катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичных обмоток на примере катушки 5 вторичной обмотки. Для этого воспользуемся векторной диаграммой (фиг.2), приняв число витков катушки 5 вторичной обмотки пропорциональным длине вектора напряжения на катушке 5 вторичной обмотки. Примем длину вектора напряжения на фазе шестифазного многоугольника за единицу. Отпайки 12 и 13 от витков катушки 5 вторичной обмотки делят ее число витков в отношении, определяемом отношением отрезков (С-е), (e-f) и (f-D). Отрезок (С-е)=(f-D)=U6Sin30°-U12Sin15°. Выражая U12 через U6 после преобразований, получаем: (С-е)=0,5U6(1-Tg60°Tg15°) и следующее отношение числа витков, от которых выполняются отпайки: (0,5-Tg60°Tg15°):(Tg60°Tg15°):(Tg60°Tg15°):(0,5-Tg60°Tg15°)=0,268:0,464:0,268.Now we determine the position of the
Работа двенадцатифазного трансформаторного преобразователя числа фаз осуществляется 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 катушек на стержне каждой фазы позволяет получить два вторичных напряжения 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 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 катушках 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичной обмотки. Проведенный анализ показал, что на витках катушек 4, 5, 6, 7, 8, 9 вторичной обмотки, образующих «шестиугольник», можно найти двенадцать выходов a, b, c, d, e, f, g, h, k, l, m, n, потенциалы которых равны по величине, но отличаются по фазе на одну двенадцатую часть периода (что в градусном измерении равно 360°:12=30°), и получить симметричную двенадцатифазную систему напряжений преобразователя.The work of the twelve-phase transformer of the number of phases is as follows. When a three-phase transformer is connected to a three-phase network, three magnetic fluxes appear in the 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 coils on the rod of each phase allows you to get two secondary voltage with opposite polarity (with a shift of 180 °). Thus, with three mains voltages phase-shifted by 120 °, six secondary voltages are obtained, phase-shifted relative to each other by 60 °. When connecting six
Таким образом, заявленная архитектура позволяет сократить расход активных материалов при замене трехфазного группового трансформатора трехстержневым, что в итоге позволяет улучшить весогабаритные показатели преобразователя, упростить конструкцию преобразователя, технологию его изготовления и уменьшить стоимость.Thus, the claimed architecture allows to reduce the consumption of active materials when replacing a three-phase group transformer with a three-rod one, which ultimately allows to improve the overall dimensions of the converter, simplify the design of the converter, its manufacturing technology and reduce the cost.
Анализ заявленного технического решения на соответствие 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 conditions 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 изобретении, соединены отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.The properties regulated in the claimed invention are connected by individual 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 и переменного тока;- the object embodying the claimed technical solution, in its implementation is intended for use in the creation of adjustable electric drives of direct and alternating current;
- 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 соответствует требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed object 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 |
---|---|---|---|
RU2012130809/07A RU2520558C2 (en) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Twelve-phase transformer-coupled phase converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130809/07A RU2520558C2 (en) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Twelve-phase transformer-coupled phase converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012130809A RU2012130809A (en) | 2014-01-27 |
RU2520558C2 true RU2520558C2 (en) | 2014-06-27 |
Family
ID=49956888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012130809/07A RU2520558C2 (en) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Twelve-phase transformer-coupled phase converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2520558C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU949725A1 (en) * | 1980-12-29 | 1982-08-07 | Предприятие П/Я М-5075 | Three-phase controllable transformer device |
SU1029354A1 (en) * | 1981-01-27 | 1983-07-15 | Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе | Device for converting three-phase voltage to polyphase |
RU49658U1 (en) * | 2005-07-04 | 2005-11-27 | Научно-производственная фирма "ЛОТОС-Т" Научно-технологического парка "Волга-техника" Саратовского государственного технического университета (НПФ "ЛОТОС-Т" НТП "Волга-техника" СГТУ) | TWENTY-FOUR PHASE RECTIFIER |
RU2474034C2 (en) * | 2011-03-29 | 2013-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Twenty-four-pulse converter |
-
2012
- 2012-07-19 RU RU2012130809/07A patent/RU2520558C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU949725A1 (en) * | 1980-12-29 | 1982-08-07 | Предприятие П/Я М-5075 | Three-phase controllable transformer device |
SU1029354A1 (en) * | 1981-01-27 | 1983-07-15 | Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе | Device for converting three-phase voltage to polyphase |
RU49658U1 (en) * | 2005-07-04 | 2005-11-27 | Научно-производственная фирма "ЛОТОС-Т" Научно-технологического парка "Волга-техника" Саратовского государственного технического университета (НПФ "ЛОТОС-Т" НТП "Волга-техника" СГТУ) | TWENTY-FOUR PHASE RECTIFIER |
RU2474034C2 (en) * | 2011-03-29 | 2013-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Twenty-four-pulse converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012130809A (en) | 2014-01-27 |
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 | |
JPS6118421B2 (en) | ||
RU2673250C1 (en) | Semiconductor rectifier | |
RU2529180C1 (en) | Twelve-phase step-up autotransformer voltage converter | |
RU2365019C1 (en) | Current phase-to-phase distributor | |
RU2520558C2 (en) | Twelve-phase transformer-coupled phase converter | |
RU2379818C1 (en) | Device for interphase current distribution | |
RU2529510C1 (en) | Twelve-pulse voltage transformer converter | |
RU2526093C1 (en) | Twelve-phase stepdown autotransformer converter of phase number | |
RU2504070C1 (en) | Seven-phase transformer converter of phase number | |
RU2510568C1 (en) | Twelve-phase step-up autotransformer phase changer | |
RU2503121C1 (en) | Five-phase phase changer | |
RU2529215C1 (en) | Twelve-phase step-down autotransformer converter | |
RU2529178C1 (en) | Twelve-phase step-up autotransformer voltage converter | |
RU143244U1 (en) | MULTI-PHASE TRANSFORMER PHASE NUMBER CONVERTER | |
RU122213U1 (en) | AUTO TRANSFORMER-RECTIFIER DEVICE | |
RU2656380C1 (en) | Controlled reactor (options) | |
RU126232U1 (en) | MULTI-PHASE CONVERTER ON THE BASIS OF PHASE-TRANSFORMING TRANSFORMER | |
RU81011U1 (en) | DC GENERATION SYSTEM | |
RU2569668C1 (en) | Direct current generation system | |
RU152236U1 (en) | CONTACTLESS DC GENERATION SYSTEM | |
RU2708632C1 (en) | Double-phase rectifier | |
RU2487455C1 (en) | Nine-phase converter | |
RU2661890C1 (en) | Variable voltage converter in constant (variants) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180720 |