книги / Трансформаторы и преобразователи частоты
..pdf
щ а м положительными качествами:
- большей перегрузочной способностью в оиотеме преобразова тельэлектродвигатель соизмеримой мощности}
-практическим отоуготвием влияния температуры окружающей сре ды на характеристики уотройотва)
-опоообноотью работать в особо тяжелых и вредных производ
ствах, в уоловиях строительных площадон и т.п.{ - прентичеони синусоидальной формой кривых входного и выходно
го напряжения н тока)
- опоообноотью оохранять симметричные выходные напряжения при
ивмененни величины и характера трехфазной оимметричной |
негру аки) |
|
- играть роль фильтра, |
который улучшает кривую |
выходного |
напряжения) |
|
|
-выступать в ролы отабилиаатора напряжения.
Втрансформаторах частоты отоутотвуют: иэлучаемые радиопоме
хи, рходные и |
выходные фильтры, |
переключающие |
элементы |
внутри |
охамы, коммутационные перенапряжения в охеие, |
оложные охамы |
аащи- |
||
тн алемантов уотройотва, охеы управления влементаыи уотройотва. |
||||
В отличие |
от алектроыашинных |
и отатичеоких полупроводниковых |
||
преобравователей частоты трансформаторы чаототы имеют лучшую уотой-
чивооть |
и тонам короткого аамыкация и предельную простоту ионот- |
||
рукции. |
Отмеченные преимущества наиболее ярко |
проявилиоь при |
рев- |
работка |
беоконтантных оиотеы нерегулируемого |
электропривода: |
сеть |
0 чаототой 60 Гц - трансформатор частоты - сеть повышенной частоты - трехфавный аоинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором - нагрузка.
Некоторые технические данные трехфавных преобразователей чао
тоты о первичным, линейным напряжением 380 В |
и чаототой |
50 Гц, |
|
рааработанцых на нДфедре алектрических машин |
КПИ им. С.Лаэо,даны |
||
4в табл. 4.1.Режим работы - продолжительный, охлаждение |
естественное |
||
1воздушное, Коэффициент мощнооти нагрузки cosy>£ =0,8. |
УшестерительГ |
||
росьмеритель и удесятеритёль - преобразователи каскадного |
типа. |
||
4.2. Конструкции преобразователей
Ниже приводятся наиболее рациональные конструкции умножитекоторые проверены на практике и рекомендованы промышленное-
**•
Царнитопровод умножителя являетоя одним иа его важнейших уа-
дов. Иагнитопроводы могут быть: |
|
* о двумя одинаковыми соосно расположенными навитыми |
ярмами |
I шпигованными ив плоских пластин стержнями, размещенными |
между |
|
|
|
Мощность (кВ*А) для разных |
типов преобразователей |
|
||||||||||
Показатель |
удвоителя |
|
1 утроителя |
учетве- |
ушесте- |
увось- |
умножителя |
удевяте- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ритедя |
рителя |
.мери- |
комбинирован |
рителн |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теля |
ного |
|
|
|
I ' |
4 5 |
| 25 |
1,5[7,0 |
15,0 |
3,75 |
5*0 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
15 |
5 |
||
Вторичное напряжение, В |
220 |
100 220 |
380 |
36 |
127 |
380 |
36 |
36 |
220 |
220 |
220 |
95,190,230,380 |
220 |
||
Вторичная частота, Гц |
100 |
100 100 |
100 |
150 150 150 |
200 |
200 300 |
300 |
400 |
50,100,150,200 |
450 |
|||||
Коэффициент |
полезного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
действия, % |
|
75 |
85 |
87 |
90 |
78 |
87 |
91 |
73 |
76 |
60 |
62 |
61 |
88,86, 75, 75 |
72 |
Масса, кг |
|
20 |
80 |
90 |
360 |
22 |
Н О |
175 |
I5G |
200 |
70 |
90 |
80 |
550 |
180 |
Коэффициент |
нелинейных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
искажений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
первичного тока |
12 |
12 |
12 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
- 5 |
5 |
|
вторичного напряжения |
10 |
9 |
9 |
7 |
8 |
8 Стай . Стаб,. 30 |
30 |
30 |
30 |
3,.10,10, 30* |
8 |
||||
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х В режиме холостого хода
Р и о » 4.5* Удвоитель на шести С-образных стержнях
Р и о . 4.6* Утроитель частоты на девяти С-образных стержнях!
р и о. 4.7. Учетверитель частоты на двенадцати С-образных стерж
нях
- катушки первичной обиотки намотаны на каждой стержне, а ка
тушки вторичной обмотки |
охватывают два или три рядом расположенных |
||||||||||||||
стержня |
(ом. рже. 4.2, |
б). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
На рис. 4.1 - 1.7 |
позиция |
1 указывает |
расположение стержней, |
||||||||||||
2 и 3 - соответственно |
катушки первичной |
и |
вторичной |
|
обмоток,4 - |
||||||||||
катушек |
обмотки подмагничивания, |
5 - |
ярм. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Из анализа конструкций умножителей следует, что они имеют мно |
|||||||||||||||
го общего как о умножителями |
о |
вращающимся магнитным |
полем, так и |
||||||||||||
о умножителями |
трансформаторного типа. |
Общность и |
конструктивные |
||||||||||||
отличия рассматриваемых умножителей |
от умножителей с |
вращающимся |
|||||||||||||
полем видны |
при |
сопоставлении |
(см. рис. 4.8. |
и |
4.1, |
а). |
Так, |
||||||||
удвоитель |
о вращающимся магнитным полем |
(рис. |
4.8) |
отличается |
от |
||||||||||
удвоителя |
(см. рис. 4.1, а) |
тем, что его трехфааные |
первичная |
I и |
|||||||||||
вторичная 2 обмотки, а |
также |
обмотка |
подмагничивания 3 |
выполнены |
|||||||||||
кольцевыыи |
и |
расположены на |
ярках наружного 4 и внутреннего |
3 |
|||||||||||
сердечников. Воли |
оставить кольцевые обмотки удвоителя |
(ом.рис.4.8) |
|||||||||||||
размещенными |
на |
ярках, |
сами |
ярна |
выполнить |
витыми |
с одинако- |
||||||||
явление генерирования высших гармоничеонйх напряжений, которое име ет ыеото при питании цепей, содержащих нелинейные ферромагнитные сердечнини, от источника синусоидального напряжения. Принцип работы тот же, что и у других ферромагнитных преобразователей частоты.Опи
сываемые |
в книге умножители выгодно отличаютоя |
от других |
полной |
симметрией магнитных и алектричеоних целей. |
|
|
|
Для |
генерации анергии высших гармоник могут |
эффективно |
исполь- |
аоватьоя или только стержни, или тольно ярма. Поэтому магнитоирово-
ды преобравовамлай выполняются! |
а) |
о насыщенными стержнями |
и не |
насыщенными ярмами; б) о насыщенными |
ярмами и ненасыщенными |
стерж |
|
нями. |
|
|
|
Испытания преобразователей частоты показали, что более |
перс |
||
пективным является магнитопровод |
о насыщенными стержнями. |
Кроме |
|
того, в таких магнитопроводах имеется возможность резко снизить мас
су яру. |
|
|
|
Как укавывалооь выше, магнитопроводы преобразователей часто |
|
ты |
в отличие |
ос магнитопроводов трансформаторов могут иметь 6, 9, |
12 |
и, в общем |
олучае, п отеркней. Это объясняется, во-первых, по |
лучением необходимого опеитрё высших гармоничеоких индукций; а вовторых, тем, что При расположении катушек фазы первичной обмотки на
неокольких отержнях |
исключается |
электромагнитная овявь |
по выделен |
|||||||
ной гармонике |
индукции между первичной и вторичной обмотками. |
|
||||||||
|
Преобравование трехфевного напряжения одной чаототы в трехфаз- |
|||||||||
ное напряжение другой частоты при числе стержней магнитопровода, |
||||||||||
превышающем чиоло |
фав в 2, 3 и |
более |
рае, сопровождается |
процес |
||||||
сом фавопреобразования. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Первичное трехфавное напряжение создает в стержнях магнитопро- |
|||||||||
вода |
не трехфазную сиотему МДС, как в трансформаторах, |
а многофаз |
||||||||
ную, |
по чиолу отержней |
п , систему МДС. Эта система МДС |
создает |
|||||||
в стержнях магнитные потоки, которые выбывают поочередное |
во |
вре |
||||||||
мени |
насыщение |
стержней. |
|
|
|
|
|
|
||
|
Благодаря специальным схемам первичных обмоток (речь об этом |
|||||||||
пойдет дальше) первичный тон остается |
практически синусоидальным да |
|||||||||
же при оамом оильном насыщении магнитопровода. Поэтому |
магнитный |
|||||||||
поток |
в |
насыщенных стержнях |
будет |
несинусоидальным. |
В |
нем, |
на |
|||
ряду |
о |
основной, будут |
содержаться |
нечетные высшие |
гармоничес |
|||||
кие. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анализ показывает, что наиболее сильно выражена амплитуда тре |
|||||||||
тьей |
гармоничеокой магнитной индукции, слабее - пятая |
и |
т.д. |
|
||||||
|
Если имеется обмотка подмагничивания, то в результате совмест |
|||||||||
ного действия ее МДС |
и |
МДС,первичной обмотки в магнитном |
поле |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ёД, |
который |
создаются |
тонами |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
iA |
и |
- |
|
, Вентор |
Of |
сов |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
падает о исходным базовый век |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тором |
ffg , |
а |
ЭД |
|
находится |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в .противогаз |
о вектором |
Д |
, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К небаеовым векторам |
отнооят- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оя также |
векторы МДО |
f3 ,f7 |
, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f5 » h |
* // |
• |
Boo |
они ооада- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стон |
двумя |
ооставляющими. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НДС |
стержней |
определяют |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ся не |
только |
токами |
iA , |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ic , но и чиолами витков |
ма |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тушек |
не |
отержнях. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Базовая оиотема |
МДО |
/и |
, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д » |
/в* /*» |
Л в 1 |
ft |
опреде- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
а оимляатоя тонами |
tA |
» |
i$ » |
/с |
» |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
протекающими в катушках , рав- |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кещенных иа |
12, 4, |
8, |
б* |
10 и |
||||||
2 стержнях |
|
с чиолом витков |
ur1t • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Небаеовые |
НДС |
|
|
/ 7 , |
/ 5 |
, |
/ а » |
// |
|
ооадаютоя те |
||||||||||
ми же токами |
tA |
, /'й , |
/с , протекающими |
в двух катушках, |
|
ноторыв |
||||||||||||||
размещены на отержнях |
II, 9, ?, 5, 3, 1-м |
и оодоржа т |
чиоло |
вит |
||||||||||||||||
ков w f! |
* |
иг13 |
|
, Числа |
витков катушеи и/1г и |
|
|
отличаютоя |
от |
|||||||||||
чиола витков |
игп |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Найдеи соотношение |
между чиолами |
витков u/fg |
и |
w}r |
» 0 также |
|||||||||||||||
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Составим оиотему уравнений, которую получим проектированием |
|
|||||||||||||||||||
векторов |
б|, 6S |
и ЁД |
на ОА, а также |
ОВ и IJ |
на |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Q J C |
W |
— |
|
= *ficosj |
+ ОЕ |
} |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ОД = ОЁ cpsj- + ВД cos(j -
Решая эту оиотему, находим
^ |
= 7= ОДsin ~ |
; |
|
|
|
* |
(4.1) |
9ъ |
- ^ |
А т |
- т ) |
Поскольку 10f| и IОХ | и амплитудные |
значения токов |
во воех |
фв- |
.еах обмотки считаются одинаковыми, то |
числа витков |
катушек |
про |
порциональны соответствующим МДС: |
|
|
|