RU2844796C1

RU2844796C1 - Balancing three-phase-single-phase transformer

Info

Publication number: RU2844796C1
Application number: RU2024108392A
Authority: RU
Inventors: Валерий Дмитриевич Василенко
Original assignee: Валерий Дмитриевич Василенко
Filing date: 2024-03-28
Publication date: 2025-08-06

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in power supply circuits of various equipment. Balancing three-phase single-phase transformer, in which three-phase three-leg transformer comprises windings connected opposite in zigzag. Free terminals of the first windings are connected to the three input terminals, and the free terminals of the second windings of the two phases are connected to one common zero point, and in each of these two phases one booster winding is introduced, connected in series with the winding forming the transformer zero output, and other free terminals of these boosting windings are connected to output terminals for connection of linear load, and third free terminal of second winding is connected to fourth input terminal.

EFFECT: even distribution of single-phase load by phases of three-phase network.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания различной аппаратуры.The invention relates to electrical engineering and can be used in power supply circuits of various equipment.

Известно устройство для равномерного распределения однофазной нагрузки по фазам трехфазной, содержащее трансформатор. Недостаток - сложность устройства. (1)A device is known for uniformly distributing a single-phase load across the phases of a three-phase load, containing a transformer. The disadvantage is the complexity of the device. (1)

Известно устройство для равномерного распределения однофазной нагрузки по фазам трехфазной сети, содержащее входные зажимы для подключения питающей сети и выходные зажимы, и исполнительный элемент на основе двух включенных однофазных трансформаторов или одного трехфазного трансформатора и содержащего первичные обмотки, соединенные с входными зажимами и вторичные обмотки соединенные с нагрузкой (2).A device is known for uniformly distributing a single-phase load across the phases of a three-phase network, containing input terminals for connecting the power supply network and output terminals, and an actuator based on two connected single-phase transformers or one three-phase transformer and containing primary windings connected to the input terminals and secondary windings connected to the load (2).

Недостаток - из-за отсутствия обмоток на среднем стержне увеличивается средняя длина витка обмоток на крайних стержнях трансформатора и соответственно увеличиваются потери в обмотках и расход обмоточного провода.Disadvantage - due to the absence of windings on the middle rod, the average length of the winding turn on the outer rods of the transformer increases and, accordingly, the losses in the windings and the consumption of winding wire increase.

Наиболее близким является симметрирующий трехфазно-однофазный трансформатор для равномерного распределения однофазной нагрузки по фазам трехфазной питающей сети, содержащий трехфазный симметрирующий трансформатор первичные обмотки которого включены в зигзаг (3).The closest is a three-phase-single-phase symmetrical transformer for uniform distribution of a single-phase load across the phases of a three-phase power supply network, containing a three-phase symmetrical transformer whose primary windings are included in a zigzag (3).

Недостаток - сложность и большая установленная мощность трансформатора.The disadvantage is the complexity and high installed power of the transformer.

Цель изобретения - равномерное распределение однофазной нагрузки по фазам трехфазной сети и повышение энергетических характеристик и снижение массы.The purpose of the invention is to evenly distribute a single-phase load across the phases of a three-phase network and to improve energy characteristics and reduce weight.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем входные зажимы для подключения питающей сети и выходные зажимы для подключения нагрузки и исполнительный элемент, выполненный в виде трехфазного трансформатора, содержащего первичные и вторичные обмотки, при этом первичные обмотки соединены в зигзаг, отличающийся тем что в две фазы трансформатора введены последовательно соединенные вольтодобавочные обмотки включенные согласно с обмотками двух фаз образующими нулевой вывод трансформатора а свободные выводы этих обмоток соединяются с выходными зажимами для подключения линейной нагрузки 380В, при этом третий вывод одной из фаз образующих зигзаг соединяется с нулевым выводом питающей сети.The stated objective is achieved in that in the known device, containing input terminals for connecting the power supply network and output terminals for connecting the load and an actuator made in the form of a three-phase transformer containing primary and secondary windings, wherein the primary windings are connected in a zigzag, characterized in that in two phases of the transformer, series-connected booster windings are introduced, connected in accordance with the windings of the two phases forming the neutral terminal of the transformer, and the free terminals of these windings are connected to the output terminals for connecting a linear load of 380 V, wherein the third terminal of one of the phases forming the zigzag is connected to the neutral terminal of the power supply network.

На чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит входные зажимы для подключения питающей сети к выводам А1, В1, С1, N1 которые одновременно являются и выходными зажимами для подключения однофазных нагрузок, включенных между нулевым выводом трансформатора и соответствующими фазами и выходные зажимы А2, В2, С2, трехфазный трехстержневой симметрирующий трансформатор 1, имеющий первичные обмотки 2,3 Обмотка 2 включены встречно в »зигзаг» с обмотками 3 расположенными на других стержнях. Первые свободные выводы первых обмоток соединяются с входными и выходными зажимами фаз A1, B1, С1, а свободные выводы вторых обмоток соединяются в одну общую точку 4 и являются нулевым выводом для подключения фазных нагрузок N2. В две фазы трансформатора введены последовательно соединенные вольтодобавочные обмотка 5 включенная согласно с обмоткой 3 образующей нулевой вывод трансформатора N2 а свободные выводы этих обмоток 5 соединяются с выходными зажимами А2, С2 для подключения линейной нагрузки 380 В.The drawing shows the diagram of the device. The device contains input terminals for connecting the power supply network to terminals A1, B1, C1, N1 which are simultaneously output terminals for connecting single-phase loads connected between the neutral terminal of the transformer and the corresponding phases and output terminals A2, B2, C2, a three-phase three-rod symmetrical transformer 1 having primary windings 2,3. Winding 2 is connected oppositely in a "zigzag" with windings 3 located on other terminals. The first free terminals of the first windings are connected to the input and output terminals of phases A1, B1, C1, and the free terminals of the second windings are connected to one common point 4 and are the neutral terminal for connecting phase loads N2. In two phases of the transformer, series-connected step-up windings 5 are introduced, connected in accordance with winding 3, which forms the neutral terminal of transformer N2, and the free terminals of these windings 5 are connected to output terminals A2, C2 for connecting a linear load of 380 V.

Устройство работает следующим образом:The device works as follows:

При подаче напряжения на трехфазное симметрирующее устройство, нулевым выводом для подключения фазных нагрузок служит нулевой вывод 4 встречно-включенных в «зигзаг» первичных обмоток 2, 3 трехфазного трехстержневого трансформатора 1. При таком включении первичных обмоток в зигзаг трехфазный трансформатор имеет большое сопротивление для токов прямой и обратной последовательности и малое сопротивление для токов нулевой последовательности, т.е. обеспечивает создание устойчивой нулевой точки симметрирование фазных напряжений и фильтрацию гармоник токов нулевой последовательности. Известно, что при таком включении обмоток сопротивление нулевой последовательности определяется параметрами короткого замыкания его трансформаторных элементов. При таком включении вольтодобавочных обмоток 5 и подключении также однофазной нагрузки между двумя фазами на выходных зажимах А2, С2 обеспечивается симметрирование и перераспределение токов нагрузки на все три фазы. В этом случае для однофазной нагрузки включенной на линейное напряжение устройство является трансформатором преобразующим напряжение трех фаз в одну.When voltage is applied to a three-phase balun, the neutral terminal for connecting phase loads is the neutral terminal 4 of the primary windings 2, 3 of the three-phase three-rod transformer 1 connected in a zigzag in this manner. With such a connection of the primary windings in a zigzag, the three-phase transformer has a high resistance for direct and negative sequence currents and a low resistance for zero-sequence currents, i.e. it ensures the creation of a stable zero point, the symmetrization of phase voltages and the filtration of zero-sequence current harmonics. It is known that with such a connection of the windings, the zero-sequence resistance is determined by the short-circuit parameters of its transformer elements. With such a connection of the booster windings 5 and the connection of a single-phase load between two phases at the output terminals A2, C2, symmetrization and redistribution of the load currents to all three phases are ensured. In this case, for a single-phase load connected to line voltage, the device is a transformer converting the voltage of three phases into one.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения заключается в обеспечении практически равномерного распределения однофазной нагрузки по трем фазам питающей сети для линейного напряжения 380В(400В) при минимально возможной установленной мощности трехфазного трансформатора и высоких энергетических характеристиках.The technical and economic efficiency of the proposed technical solution consists in ensuring a practically uniform distribution of a single-phase load across three phases of the power supply network for a line voltage of 380V (400V) with the minimum possible installed power of a three-phase transformer and high energy characteristics.

1. А.С. СССР №1372473 H02J 3/26, Н02М 5/323.1. A.S. USSR No. 1372473 H02J 3/26, H02M 5/323.

2. Патент РФ №2591040 H02J 3/26.2. Patent of the Russian Federation No. 2591040 H02J 3/26.

3. Патент РФ N 2321133 H02J 3/26.3. RF Patent N 2321133 H02J 3/26.

Claims

A symmetrical three-phase-single-phase transformer comprising input and output terminals, a three-phase symmetrical transformer, the primary windings of which are connected in a zigzag pattern in opposite directions, is connected to the input terminals, the three first extreme terminals of said windings are connected to input terminals A1, B1, C1, two of the three second extreme terminals of the primary windings are connected to each other, characterized in that, for the purpose of uniformly symmetrical input currents and a reduction in their maximum values, the third of the three second extreme terminals of the primary windings is connected to the neutral wire of the supply network N1, one booster winding is introduced into phases A and C of the transformer, connected in series with the windings connected to each other forming the neutral terminal N2 of the transformer, the free terminals of the booster windings are connected to the output terminals A2, C2 for connecting a single-phase load.