ТРЕХФАЗНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ПОПОЛАМ

Полезная модель относится к электротехнике и силовой преобразовательной технике и предназначается для питания мощных электропотребителей с пониженной частотой трехфазного напряжения, в частности, для рудно-восстановительных печей, трехфазных асинхронных электродвигателей и др.
Известны трехфазные делители частоты пополам, содержащие трехфазный выпрямитель, фильтр переменной составляющей тока, автономный инвертор напряжения и колебательный контур коммутации тока через тиристоры инвертора (Преобразовательные устройства для электропривода и систем питания / Ред.кол.: В.А.Лабунцов и др. - М.: МЭИ, 1988.).
Недостатком таких делителей является недоиспользование установленной мощности полупроводниковых приборов и реактивных элементов устройств коммутации тока, что требует увеличения массогабаритных показателей в случае преобразования частоты переменного напряжения для мощных потребителей электрической энергии.
Наиболее близким к полезной модели, принятым за прототип, является трехфазный делитель частоты, содержащий трехфазный трансформатор и тридцать шесть управляемых вентилей. К каждой вторичной обмотке трансформатора подключены два встречно-параллельно соединенных трехфазных вентильных моста, замкнутых по выходу в звезду, к вершинам которой подключена трехфазная нагрузка (Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. - М.: Энергия, 1977.).
Недостатком этого делителя является большая установленная мощность при работе на мощную трехфазную нагрузку.
Задача полезной модели - создание трехфазного делителя частоты пополам, имеющего меньшую установленную мощность.
Указанная задача достигается тем, что трехфазный делитель частоты пополам содержит трехфазный трансформатор, на каждом стержне магнитопровода которого расположено по одной вторичной обмотке, и двадцать четыре управляемых вентиля, причем из вентилей сформированы три вентильных блока, каждый из которых состоит из двух встречно-параллельно включенных однофазных вентильных мостов. Выводы каждой обмотки соединены с точками соединения плеч мостов, расположенных на одной диагонали вентильного блока. Причем три точки соединения плеч мостов, принадлежащие трем другим диагоналям вентильных блоков, соединены между собой, а к оставшимся трем точкам, образующим выходные выводы устройства, присоединена трехфазная нагрузка.
На Фиг.1 приведена принципиальная схема силовой части трехфазного делителя частоты пополам, на Фиг.2 - волновые диаграммы напряжений, а на Фиг.3 - алгоритм работы вентилей преобразователя.
Трехфазный делитель частоты пополам (Фиг.1) содержит трехфазный трансформатор 1 и двадцать четыре вентиля 2...25, причем на каждом стержне трансформатора размещено по одной вторичной обмотке 26, 27, 28, к каждой из которых подключен свой вентильный блок, состоящий из двух встречно-параллельно включенных однофазных вентильных мостов. Обмотка 26 соединена с диагональю 29-30 вентильного блока, плечи мостов которого образуют пары встречно-параллельно включенных вентилей 2,4; 3,5; 6,8; 7,9; обмотка 27 соединена с диагональю 33-34 вентильного блока, плечи мостов которого образуют пары встречно-параллельно включенных вентилей 10,12; 11,13; 14,16; 15,17; а обмотка 28 соединена с диагональю 37-38 вентильного блока, плечи мостов которого образуют пары встречно-параллельно включенных вентилей 18,20; 19,21; 22,24; 23,25. Точки 31, 36, 39 объединены между собой, а к оставшиеся три
точки 32, 35, 40 соединены с выходными выводами устройства 41, 42, 43, к которым подключена трехфазная нагрузка 44.
Принцип работы трехфазного делителя частоты пополам (Фиг.1) иллюстрируется волновыми диаграммами напряжений (Фиг.2) и алгоритмом работы вентилей преобразователя (Фиг.3).
Заданный алгоритм позволяет сформировать на выходных диагоналях мостов фазные напряжения, каждый полупериод которых содержит две полуволны одинаковой полярности, аналогичные полуволнам сетевого напряжения.
Таким образом, на выходах мостов формируется переменное несинусоидальное напряжение с частотой вдвое меньшей частоты сети. При вычитании этих напряжений на нагрузке формируется трехфазная система напряжений с частотой в два раза меньшей частоты сетевого напряжения.
Из волновых диаграмм напряжений (Фиг.2) видно, что вентильные обмотки работают в течение всего периода сетевого напряжения, а значит, с высоким коэффициентом использования, а напряжения, прикладываемые к нагрузке, имеют форму близкую к синусоиде и, следовательно, низкий процентный состав высших гармонических составляющих, в которых отсутствуют гармоники, кратные трем. Вместо трехфазных вентильных мостов в предлагаемом трехфазном делителе частоты пополам применены однофазные вентильные мосты, что снижает массогабаритные показатели. Таким образом, трехфазный делитель частоты пополам имеет меньшую установленную мощность из-за меньшей установленной мощности трансформаторного оборудования.