Трехлучевой преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

1. ТРЕХЛУЧЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ , содержащий два источника фазо сдвинутых ЭДС, выполненных на двух однофазных трансформаторах, вторичны обмотки, которых имеют средние точки, и три вентиля, первый из которых одним электродом подключен к. одному выводу второй вторичной обмотки, а второй и третий вентили анодаки присоединены соответственно к одному и друхчэму выводам первой вторичной овмотки , при этом каТод второго вентиля образует первый, а средняя точка первой вторичной обмотки - второй выходные BUBOJCIM, отличающийс я тем, что, с целью упрощения преобразователя, катод третьего вентиля соединен с другим выводом второй вторичной обмотки, который яв11яется разноименным по отношению к другому выводу первой вторичной обмотки, к средней точке указанной обмотки другим электродом подключен первый вентиль , а средняя точка второй вторичной обмотки соединена с вторым выходным выводом. 2.Преобразователь по п. 1, о т личающийс я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей путем повышения кратности частоты пульсации, преобразуемые фазосдвинутые ЭДС равны между собо по амплитуде и сдвинутыпо фазе на 120 эл. град.. 3.Преобразовтель по пп. 1 и 2, отлича ющийся тем, что магнитная система формирования преобразуемых фазосдвинутых ЭДС выполнена в виде одного магнитопровода.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PEGllVSЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

О0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫВ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1 ) 34 430 70/24-07 (22) 28.05.82 (46) 07.11.83. Бюл. 9 41 (72) А.М. Репин

{53) 621.314.6(088.8) (56) 1. Размадзе Ш.М. Преобразовательные схеиы и системы. М., "Высшая школа", 1967, с. 33.

2. Векслер Г.С. Электропитание спецаппаратуры. Киев,"Высшая школа", 1975, с. 41

З.Авторское свидетельство СССР

В 408437,.кл. Н 02 М 7/12, 1971. (.54){57) 1 ТРЕХЛУЧЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий два источника фазосдвинутых ЭДС, выполненных на двух однофазных трансформаторах, вторичные обмотки которых имеют средние точки, .и три вентиля, первый иэ которых од--. ним электродом подключен к.одному выводу второй вторичной обмотки, а второй и третий вентили анодами при-, соединены соответственно к одному и .другому выводам первой вторичной об-. мотки, при этом катод второго вентк-:

„„SU„„1053240 А, ля образует первый, а средняя точка первой вторичной обмотки - второй выходные выводны, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения преобразователя, катод третьего вентиля соединен с другим выводом второй вторичной обмотки, который явпяется разноименным по отношению к другому выводу первой вторичной обмотки, к средней точке укаэанной обмотки дру.гим электродом подключен первый вентиль, а средняя точка второй вторичной обмотки соединена с вторым выходным выводом.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабарнтных показателей О ,путем повьиаення кратности частоты пульсации, преобразуемые фазосдвинутые ЭДС равны между собой по амплитуде и сдвинуты по фазе на 120 эл. град е

3. Преобразовтель по пп. 1 к 2, отличающийся тем, что магнитная система формирования преобразуемых фазосдвинутых ЭДС выполнена в виде одного магнитопровода.

1053240

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в. качестве вторичного источника постоянного тока, преимущественно для сравнительно низковольтных потребителей, не нуждающихся в высо- 5 . кой частоте и,низком уровне пульсации постоянного напряжения и усложнении системы фильтрации его пере менной составляющей. его использова ние возможно н тех источниках, где находят применение именно трехлучевые преобразонатели, но трехкратную частоту пульсации в которых желательно получить посредством минимально возможного числа однофаэных трансформаторов и их силовых обмоток.

Известен преобразователь, содержащий три источника переменных фазо,сднинутых (ф.с ° ) ЭДС, поделенных каждый на две части, соединенных во встречный равноплечий зигзаг, и формируемых на вторичных обмотках одного трехфазного или трех однофазных трансформаторов, и три вентиля, йодключенных к свободным выводам указанных ф. с. ЭДС, другие выводя которых объединены между сббой и образуют один, а объединенные свободные электроды вентилей — другой выходы устройства.

В схеме. отсутствует вынужденное намагничивание маГнитопровода, что обусловлено расположением двух одинаковых разделенных между собой частей обмоток на каждом стержне и вклю- З5 чением частей разных ф.с. ЭДС нстречно. Этим обеспечивается раненство намагничивающих сил указанных двух

1 частей одной и той же обмотки, а встречная направленность намагничиваю- 4р щих сил приводит к их взаимной компенсации. B результате электромагнит- ная система формирования преобразуемых ф. с. ЭДС оказывается магнитно уравновешенной, обеспечивая тем самым45 возможность установки стержней магнитопровода гораздо меньшего сечения, чем в .магнитно неураннонешенной системе (1).

Однако устранение вынужденного намагничивания в известном устройстне достигается ценой увеличения числа частей вторичных обмоток и числа их витков, т. е. за счет схемного усложнения, что является его недостатком.

Кроме того, реализация устройства возможна лишь при наличии, как минимум, трех первичных обмоток (их частей) и трех однофазных трансформаторов (в случае их .использования,), что не является наименьшим их количеством. ь

Известен трехлучевой преобразователь Миткевича, содержащий три источника переменных ф. с. ЭДС, формируе-. мых на трех вторичных обмотках трех- 65 фазного трансформатора, которые, совместно с однонаправленно подключенными к ним тремя вентилями, образуют трехлученую схему. Объединенные электроды вентилей образуют один, а общая или нулевая точка трехлучевой звезды ф. с. ЭДС вЂ” другой выходные выводы устройства (.2 1.

Схема Миткенича сравнительно проста, однако наличие вынужденного намагничинания трансформатора является ее существенным недостатком, поскольку это явление приводит к следующим нежелательным последствиям: требуется большое значение переменной намагничивающей силы (унеличенные ампер-витки); возникает асимметрия петли гистерезиса и расширение ее плошади; вследствие .этого возрастают потери в стали, растет ток активных потерь; из-за роста ампер-витков уве личинается TQK намагничивания первичной обмотки; оба указанных тока унеличинают ток холостого хода трансформатора, влияющего на его массу и объем; асимметрия петли гистерезиса вызывает появление нежелательных четных гармоник первичного тока и вторичного напряжения (преобразуемых

ЭДС), как следствие, искажение их форм.

По указанным причинам мощность и, следовательно, массогабаритные и стоимостные показатели трансформатора приходится. в подобных случаях (н том числе в.схеме Миткенича ) существенно увеличивать (примерно до

15% )по сравнению с расчетной габаритной мощностью p k P, получаемой, согласно теории преобразования, через коэффициент М„ использования (превышения ) мощности 7 относительно полезной мощности Ро нагрузки.

Именно поэтому, несмотря на меньшее значение теоретического коэффициента х данной схемы по сравнению

t и с пбедыдущей схемой зигзага W(=4 35

1ы л

< „= 1,4 6 ) соотношение реальных значений этих коэ ффици-: ентов при определенных мощностях оказывается нередко обратным, т. е. и, следовательно, ма а и объем трансформатора больше.

Кроме того, трехкратная частота пульсации по отношению к частоте преобразуемых ЭДС (П = 1„(Е = 3 ) в рассмотренных устройствах обеспечивается наличием относительно большого числа обмоток, числа их виткОв и числа однофазных трансформаторов (в случае их применения ), что при существующих в ряде случаев требованиях по минимизации указанных чисел элементов также является недостатком.

Наиболее близким к изобретению является лучевой преобразователь

105 3240

Ф

tlat ()ñMeíHÎÃÎ напряжения В постоянное содержащий два источника ф. с. ЭДС со средними точками, формируемых н а обмотках двух однофазных трансформаторов, и три вентиля, первый из которых одним электродом подключен к 5 первому выводу второй обмотки, а вто- рой и третий вентили одними одноимен ными электродами присоединены соответственно к первому и второму выводам первой обмотки, при этом другой Щ электрод второго вентиля образует один, а средняя точка первой ф. с.

ЭДС вЂ” другой выходы устройства. Дос-. тоинством устройства является наличие в нем лишь двух однофазных трансформаторов (3 3.

Недостатками устройства являются относительно большое число вентилей (четыре ), сравнительно низкая (равная двум ) кратность частоты пульсации выходного напряжения, что усложняет преобразователь и ухудшает его массогабаритные показатели..

Цель изобретения — упрощение преобразователя и улучшение массогаба- ". ритных показателей путем повышения кратности частоты пульсации.

Цель достигается тем, что в трехлучевом преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем два источника фазосдвинутых ЭДС, ЗО выполненных на двух однофазных трансформаторах, вторичные обмотки которых имеют средние точки, и три вентиля, первый из которых одним электродом подключен к одному выводу 35 второй вторичной обмотки, а второй и третий вентили анодами присоедине-. ны соответственно к одному и другому выводам первой вторичной обмотки, прн этом катод второго вентиля об- 4Q разует первый, а средняя точка первой вторичной обмотки — второй выходные выводы, катод третьего вентиля соединен с другим выводом второй вторичной обмотки, который является 4 разноименным по отношению к другому выводу первой вторичной обмотки, к средней точке укаэанной обмотки другим электродом подключен первый вентиль, а средняя точка второй вторичной обмотки соединена с вторым выходным выводом, Преобразуемые фазосдвинутые ЭДС равны между собой по амплитуде и сдвинуты по фазе на 120 эл. град.

Магнитная система формирования преобразуемых фазосдвинутых ЭДС выполнена в виде одного магнитопровода.

На фиг. 1 дана принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — векторная диаграмма фор- 60 мирования токообразующих ЭДС 5+ (р. =

=Г, Ъ в фазовой плоскости; на фи r. 3 — эпюры токов и напряжений. .на элементах схемы без учета потерь и работы на чисто активную нагрузку 65 пунктир )и на нагрузку индуктивного характера с условно бесконечной индуктивностью дросселя в первой продольной ветви сглаживающего фильтра (сплошные линии ) . Преобразователь-(фиr. 1) содержит три включенных однонаправлено вентили 1 — 3, которые своими одними одноименными электродами подключены к средней точке 4 и первому и второму выводам. 5 и 6 первой вторичной обмотки 7, а другими электродами вентили 1 — 3 присоединены соответственно к первому выводу 8, средней точке 9 и второму выводу 10 второй вторичной обмотки 11. Вторичную обмотку 7 содержит однофазный трансформатор 12, а вторичную обмотку 11 однофазный трансформатор 13 (первичные обмотки не показаны ). При этом переменные ЭДС обмоток 7 и 11 сдвинуты по фазе относительно. друг друга на 120 эл. град., их вторые выводы

6 и 10, соединенные через вентиль 3, являются разноименными, а средние точки 4 и 9,образуют выходные выводы

14 и 15 устройства, к которым подключена.нагрузка 16. . Устройство работает следующим образом.

Пусть преобразуемые ЭДС обмоток

7 и 11 сдвинуты по фазе íà i120 эл. град. одна относительно другой и в данный момент. наибольшее положительное значение относительно выводов

14 и 15 имеет ф. с. ЭДС обмотки 7.

Под действием этой ЭДС открыт вентиль 2, и через нагрузку 16 протекает ток. Контур токопрохождения при этом следующий: вывод 5, вентиль 2, точка 9, вывод 14, нагрузка 16, вывод 15 и точка 4. Амплитуда выходного напряжения равна амплитуде полуЭДС обмотки 7, а его вектор 5„ изображен в фазовой плоскости на (фиг.2), где в скобках обозначены номера работающих вентилей.

Через 60 эл. град. значение полуЭДС второй ф. с. ЭДС обмотки 11 начинает превышать значение полу-ЭДС

S первой ф. с. ЭДС обмотки 7, что приводит к открытию вентиля 1. При этом вентиль 2 закрывается образующимся на нем напряжением обратной полярности. Вентиль 3 тавке закрыт приложенным к нему обратным напряжением, которое по величине и форме равно, как и в обычной трехлучевой схеме Миткевича, линейному напряжению между выводами 10 и 6. Формы обратного напряжения, а также токообраэующих ф. с. ЭДС S (к =1, 3) и токов i вентилей 1 — 3 и полуобмоток показаны на фиг. 3.

При открытом вентиле 1 ток нагрузки 16 протекает по контуру: точка 9, вывод 14, нагрузка 16, вывод 15, точка 4, вентиль 1 и вы1053240 п.Ю

Фиг. 2

Составитель В. Мельникова

Редактор Р. Цицика Техред И,Метелева Корректор:О.Билак

Закаэ 8897/54„ Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная-, 4 вод 8. Вектор,S> токообразующей ф. с. ЭДС, равный по модулю амплитуде полу-ЭДС обмотки 11, расположен в фаэовой плоскости через 120 относительно вектора S„, Через 60 относительно,максимума 5

52 наибольшее положительное значение приобретает сумма двух полу-ЭДС обмоток 7 и 11 . Эта сумма представлена на фиг. 2 в виде вектора 5, причем, при равенстве этих полу-ЭДС и соглас- ip ном их включении (как это показано на фиг. 1) угол, образующийся между и 5, равен 120 .

Таким образом, при наличии лишь,двух переменных ЭДС, сдвинутых по фазе на 120 эл. град.. устройство (фиг. 1)формирует три токообраэующихся ф. с. ЭДС 9 (p =1, 3 ), симметрично сдвинутых относительно друг друга также на 120 эл. град.

При этом, по сравнению с известным преобраэователем, число вентилей и электрических соединений (связей ) уменьшено (схема. упрощена), а кратность частоты пульсации выходного нап ряжения, 1 ри амплитудной симметрии полу-ЭДС увеличена с двух (в известном до трех, т е. в 1,5 разе, а также устранена асимметрия формы выходного напряжения. Это позволяет улучшить массогабаритные и стоимостные покаэатели сглаживающего фильтра, подключаемого к выходным выводам 14,и 15. устройства. Выполнение магнитной системы в виде одного магнитопровода также упрощает устройство по соавнению с известным содержащим два разделительных магнитопровода. Явление вынужденного намагничивания отсутствует.