Источник трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией

Полезная модель относиться к области электротехники, в частности может быть использована для исследования несимметричных режимов работы трехфазных асинхронных двигателей и других трехфазных электроприемников.
За прототип выбран источник трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией, содержащий источник симметричного трехфазного напряжения и блок регулировки несимметрии с тремя линейными потенциометрами и приборами контроля с целью повышения точности, технологичности и расширения числа проверяемых параметров, блок регулировки несимметрии, дополнен источником постоянного тока, тремя трехвходовыми сумматорами, трех- и однофазным фазовращателями и семью множительными устройствами, три из которых объединены в блок прямой последовательности, три других совместно с трехфазным фазовращателем - в блок обратной последовательности и последнее с однофазным фазовращателем - в блок нулевой последовательности, одни входы множительных устройств в каждом блоке объединены и подключены к движку соответствующего потенциометра, другие - к источнику трехфазного напряжения, причем в блоке прямой последовательности непосредственно и с прямым чередованием фаз, в блоке обратной последовательности - через трехфазный фазовращатель и с обратным чередованием фаз, в блоке нулевой последовательности - через фазовращатель к одной из фаз, выходы множительных устройств блока прямой последовательности подключены к первым входам сумматоров, блока обратной последовательности - к вторым входам, а блока нулевой последовательности - к третьим входам, выходы сумматоров - к выходным клеммам блока регулировки несимметрии, а крайние зажимы потенциометров - к полюсам источника постоянного тока (Авторское свидетельство №769684, опубл. 07.10.1980).
Недостатками известного технического решения, препятствующими достижению заявленного технического результата, являются:
- отсутствие возможности установки конкретных значений коэффициента несимметрии напряжения по обратной последовательности, в частности 2% и 4%, указанных в ГОСТ 32144-2013;
- наличие большого количества конструктивных элементов, что значительно усложняет конструкцию.
Техническая проблема - получение трехфазной несимметричной звезды напряжений, содержащей прямую и обратную последовательности, с регулируемыми значениями угла и коэффициента несимметрии.
Технический результат - возможность плавного регулирования угла несимметрии при дискретном изменении коэффициента несимметрии напряжения от 2% до 10%.
Технический результат достигается источником трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией, содержащем симметричный источник трехфазного напряжения и блок регулировки несимметрии, при этом блок регулировки несимметрии дополнительно содержит трехфазный асинхронный двигатель с устройством плавного поворота ротора и трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к симметричному источнику трехфазного напряжения с обратным чередованием фаз, обмотка статора трехфазного асинхронного двигателя подключена к симметричному источнику трехфазного напряжения с прямым чередованием фаз, вторичная обмотка трехфазного трансформатора соединена последовательно с обмоткой ротора трехфазного асинхронного двигателя и имеет отводы.
Существенными признаками, влияющими на заявленный технический результат, являются:
- дополнительное содержание трехфазного асинхронного двигателя с устройством плавного поворота ротора;
- дополнительное содержание трехфазного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к симметричному источнику трехфазного напряжения с обратным чередованием фаз, а обмотка статора трехфазного асинхронного двигателя - с прямым чередованием фаз;
- выполнение присоединения вторичной обмотки трансформатора последовательно с обмоткой ротора трехфазного асинхронного двигателя;
- наличие отводов вторичной обмотки трехфазного трансформатора.
Дополнительное содержание трехфазного асинхронного двигателя с устройством плавного поворота ротора дает возможность плавного регулирования угла несимметрии напряжения по обратной последовательности.
Дополнительное содержание трехфазного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к источнику трехфазного напряжения с обратным чередованием фаз, а обмотка статора трехфазного асинхронного двигателя с прямым чередованием, позволяет получать несимметричную трехфазную звезду векторов ЭДС с прямым чередованием фаз.
Выполнение присоединения вторичной обмотки трансформатора последовательно с обмоткой ротора трехфазного асинхронного двигателя обеспечивает сложение векторов ЭДС этих обмоток.
Наличие отводов вторичной обмотки трехфазного трансформатора позволяет дискретно устанавливать величину коэффициента несимметрии от 2% до 10%.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фигуре 1 показана электрическая принципиальная схема источника трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией. На фигуре 2 представлен общий вид источника трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией. На фигуре 3 приведены примеры установки угла несимметрии и получения трехфазной несимметричной системы векторов.
Источник трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией содержит: симметричный источник трехфазного напряжения 1, блок регулировки несимметрии 2, трехфазный асинхронный двигатель 3 с устройством плавного поворота ротора 4, трехфазный трансформатор 5, первичную обмотку 6 трехфазного трансформатора 5, обмотку статора 7 трехфазного асинхронного двигателя 3, вторичную обмотку 8 трехфазного трансформатора 5, обмотку ротора 9 трехфазного асинхронного двигателя 3, отводы 10.
Пример конкретного выполнения
Пример 1.
Обмотка статора 7 трехфазного асинхронного двигателя 3 и первичная обмотка трансформатора 6 подключаются к симметричному источнику трехфазного напряжения 1. Обмотка фазного ротора 9 трехфазного асинхронного двигателя 3 соединяется последовательно с вторичной обмоткой 8 трехфазного трансформатора 5. Изменение угла несимметрии напряжения прямой последовательности осуществляется при помощи устройства плавного поворота ротора 4. При установке геометрического угла α происходит поворот звезды ЭДС прямой последовательности на угол α'=2α, т.к. трехфазный асинхронный двигатель четырехполюсный. Величина коэффициента несимметрии напряжения устанавливается путем выбора соответствующих отводов 10 вторичной обмотки 8 трехфазного трансформатора 5. В частности, коэффициенту несимметрии 2% соответствует первый ряд отводов 10 вторичной обмотки трехфазного трансформатора 5.
Пример 2.
Обмотка статора 7 трехфазного асинхронного двигателя 3 и первичная обмотка трансформатора 6 подключаются к симметричному источнику трехфазного напряжения 1. Обмотка фазного ротора 9 трехфазного асинхронного двигателя 3 соединяется последовательно с вторичной обмоткой 8 трехфазного трансформатора 5. Изменение угла несимметрии напряжения прямой последовательности осуществляется при помощи устройства плавного поворота ротора 4. При установке геометрического угла α происходит поворот звезды ЭДС прямой последовательности на угол α'=2α, т.к. трехфазный асинхронный двигатель четырехполюсный. Величина коэффициента несимметрии напряжения устанавливается путем выбора соответствующих отводов 10 вторичной обмотки 8 трехфазного трансформатора 5. В частности, коэффициенту несимметрии 10% соответствует последний ряд отводов 10 вторичной обмотки трехфазного трансформатора 5.
Таким образом, заявленный источник трехфазного напряжения с регулируемой несимметрией обеспечивает возможность плавного регулирования угла несимметрии при дискретном изменения коэффициента несимметрии напряжения от 2% до 10%.