ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ТРЕХФАЗНЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве преобразователя постоянного тока в трехфазный переменный ток систем электроснабжения различного назначения.
Известен преобразователь постоянного тока в трехфазный переменный ток, содержащий три симметричных инвертора с самовозбуждением и задающего генератора с шестью выходными обмотками, сигналы которых управляют очередностью переключения транзисторов в инверторах [1]. Данный преобразователь нашел широкое применение в системах электроснабжения из-за простоты схемы, ее высокой унификации, однако ее стоимость сравнительно высока. Кроме того, при увеличении мощности преобразования постоянного тока в схеме могут наблюдаться срывы синхронизации.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой модели является преобразователь постоянного тока в трехфазный переменный ток, содержащий клеммы постоянного тока, однофазный инвертор, индуктивно-емкостной расщепитель фаз и клеммы для подключения трехфазной нагрузки, причем вход инвертора соединен с шинами постоянного тока, а выход расщепителя фаз соединен с клеммами для подключения нагрузки [2]. Данный преобразователь нашел широкое применение в устройствах питания потребителей, не предъявляющих высоких требований к качеству напряжения трехфазной системы, однако он может работать только на активно-индуктивную нагрузку с неизменным коэффициентом мощности из-за того, что фазовый сдвиг между напряжениями второй и третьей клемм для подключения трехфазной нагрузки составляет только 90°.
Технический результат полезной модели заключается в повышении качества напряжения трехфазной системы.
Требуемый технический результат достигается тем, что в преобразователе постоянного тока в трехфазный переменный ток, содержащим клеммы постоянного тока, однофазный инвертор, расщепитель фаз, содержащий фазосдвигающий конденсатор и клеммы для подключения трехфазной нагрузки, причем вход указанного инвертора соединен с клеммами постоянного тока, расщепитель фаз дополнительно содержит трансформатор, первичная обмотка которого выполнена в виде первой и второй секций с равным числом витков, вторичная обмотка указанного трансформатора выполнена трехфазной, сердечник упомянутого трансформатора выполнен в виде полого цилиндра, содержащего внешнюю обойму с пазами, в которых размещены первая и вторая секции первичной обмотки, сдвинутые в пространстве относительно друг друга на угол 90° и соосную ей внутреннюю обойму с пазами, в которых размещена вторичная трехфазная обмотка, при этом первая секция первичной обмотки трансформатора соединена с выходом однофазного инвертора непосредственно, вторая секция первичной обмотки трансформатора соединена с входом однофазного инвертора через фазосдвигающий конденсатор, а клеммы для подключения трехфазной нагрузки соединены с вторичной трехфазной обмоткой.
На чертеже представлена функциональная схема преобразователя постоянного тока в трехфазный переменный ток.
Преобразователь содержит клеммы постоянного тока 1, однофазный инвертор 3, расщепитель фаз 2, содержащий трансформатор 2-2, содержащий первичную обмотку 2-3, состоящую из первой секции 2-4 и второй секции 2-5, вторичную трехфазную обмотку 2-6, сердечник 2-7, выполненный в виде полого цилиндра, на внутренней и внешней поверхностях которого размещены внутренняя 2-8 и внешняя 2-7 обоймы, соответственно, с расположенными на них параллельно оси цилиндра пазами. В пазах внешней обоймы 2-7 размещены секции 2-4 и 2-5 первичной обмотки 2-3. В пазах сосной внешней, внутренней обойме 2-8 размещена вторичная трехфазная
А1
B1
обмотка 2-6, причем первая секция 2-4 и вторая секция 2-5 первичной обмотки 2-3 сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 90°; фазосдвигающий конденсатор 2-1 и клеммы для подключения трехфазной нагрузки 4. Вход однофазного инвертора 3 соединен с клеммами постоянного тока 1, первая секция 2-4 первичной обмотки 2-3 подключена к выходу инвертора 3 непосредственно, а вторая секция 2-5 первичной обмотки 2-3 подключена к выходу инвертора 3 через фазосдвигающий конденсатор 2-1, вторичная трехфазная обмотка 2-6 подключена к клеммам для подключения трехфазной нагрузки 4. Все элементы схемы серийно выпускаются отечественной промышленностью, при этом числа витков w первой секции 2-4 и w второй секции 2-5 первичной обмотки 2-3 равны и размещены в пространстве под углом 90° по отношению друг к другу на внешней обойме 2-7 подобно расположению обмотки возбуждения и обмотки управления асинхронного управляемого двигателя, а витки фаз вторичной трехфазной обмотки 2-6 размещены в пазах внутренней обоймы 2-8 равномерно подобно обмотке статора трехфазного асинхронного двигателя. Включение фазосдвигающего конденсатора 3 последовательно второй секции 2-5 первичной обмотки 2-3 трансформатора 2-2 обеспечивает сдвиг фаз токов указанных секций на 90°. Равенство чисел витков секций 2-4 и 2-5 первичной обмотки 2-3, пространственный сдвиг секций на внешней обойме и фазовый сдвиг токов в секциях первичной обмотки 2-3 являются условиями образования кругового вращающегося магнитного поля в трансформаторе 2-2, создание которого является условием получения системы трехфазных напряжений требуемого качества.
Преобразователь работает следующим образом. При наличии напряжения на шинах постоянного тока 1 оно поступает на вход инвертора 3, где преобразуется в переменное. При появлении указанного напряжения на секциях 2-4 и 2-5 первичной обмотки 2-3 трансформатора 2-2, по указанным секциям начинают протекать соответствующие токи с фазовым сдвигом 90°, благодаря включению конденсатора 2-1, а их результирующий ток создает в
сердечнике круговое вращающееся магнитное поле. Результирующий магнитный поток, созданный указанным током, пересекает витки вторичной обмотки 2-6 и наводит в ее фазах симметричную трехфазную систему напряжений, поступающих на клеммы для подключения трехфазной нагрузки 4.
Таким образом, применение трансформатора с двумя цилиндрическими соосными пазовыми обоймами позволяет получить на зажимах трехфазных потребителей напряжение высокого качества.
Источники принятые во внимание
1. Хасаев О.И. Трансформаторные преобразователи напряжения и частоты. М., Наука, 1966, стр.127, рис.83.
2. Моин B.C., Лаптев Н.М. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., Энергия, 1972, стр.159, рис.5.20а.