Источник постоянного напряжения

 

1. ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С П-кратной частотой пульсации , содержащий вентилей и два источника исходных переменных ЭДС, каждый из двух частей с отводами, сдвинутых по фазе ортогонально друг к другу, при этом один из отводов второго источника фазосдвинутой ЭДС вьтолнен от средней точки и образует один выходной вывод, о т л и ч а ю щ и и с я тем,что,с целью расширения функциональных возможностей, упрощения, улучшения коэффициента использования и повышения КПД, снижения массы, объема , стоимости, в нем источники фазосдвинутых ЭДС дополнительно снабжены соответствующим числом отводов, другой выходной вывод образован одним Из отводов первого источника фазосдвинутых ЭДС, причем каждый -из остальных его отводов соединен через один из В вентилей с соответствующим отводом второго источника фазосдвииутой ЭДС. 2.Источник по п. 1, отличающий с я тем что все вентили по отношению к отводам данного источника фазосдвинутой ЭДС имеют одинаковое направление включения. 3.Источник по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что при нечетных значениях П, где (,3,...

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 5п Н 02 N 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21! 3440785/24-07 (22) 21.05.82 (46) 15. 04. 84. Бюл. 9 14 (72) A.Ì.Ðåïèí (53) 621 . 314. 6 (088. 8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

813625, кл. Н 02 М 7/02, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР и 434546, кл. Н 01 М 5/14, 1969. (54) (57) 1. ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ с П-кратной частотой пульсации, содержащий В=П вентилей и два источника исходных переменных ЭДС, каждый иэ двух частей с отводами, сдвинутых по фазе ортогонально друг к другу, при этом один из отводов второго источника фазосдвинутой ЭДС выполнен от средней точки и образует один выходной вывод,о т л и ч а юm, и и с я тем,что,с цельюрасширения функциональных возможностей, упрощения, улучшения коэффициента использования и повышения КПД, снижения массы, объема, стоимости, в нем источники фазосдвинутых ЭДС дополнительно снабжены соответствующим числом отводов, другой выходной вывод образован одним из отводов первого источника фазосдвинутых ЭДС, причем каждый из остальных его отводов соединен через один из В вентилей с соответствующим отвоДом второго источника фаэосдвииутой ЭДС.

2. Источник по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что все вентили по отношению к отводам данного источника фаэосдвинутой ЭДС имеют одинаковое направление включения.

3. Источник по пп. 1 и 2, о т л и" ч а ю шийся тем, что при нечетных значениях П, где (П=1,3,...(241),...) упомянутая средняя точка второго источника фаэосдвинутой ЭДС соединена через вентиль с первым выводом первого источника фазосдвинутой

ЭДС, второй вывод которого подключен

ÄÄSUÄÄ 1086524 А к объединенным одноименным электродам двух вентилей, другие электроды которых соединены, соответственно, с двумя первыми отводами второго источника фазосдвинутой ЭДС, отсчитываемыми по обе стороны относительно его средней точки, а последующие

k1-е пары отводов второго источника фазосдвинутой ЭДС через другие пары вентилей соединены поочередно с соответствующими k и k"-ми отводами первой и второй частей первого источника фаэосдэ1 нутой ЭДОМ и"и этом Отвод

От точ1,и соединения этих .::аст и Образует другой выходной вывод, а туральные числа.

4. Источник по п. 3, о т л к ч аю шийся тем чтО Отводе 1 с наи-- )g фф большими значениями )с„, k.„ и k „ ука- Ы занных текуших номеров h, k и k об ф"разуют соответственно Выводы второго и первого исто. ни1 ов фаэосдвннутых ЭД и связаны с числам.".,1 и П соотношениями К„ . = (П-1 1! 2==

ÍÅ

),х=(П+4)/4= (2V +3!/4;, „— !},+2) /4=

-(2 " +1 )/4, причем В дву:c,:п:оследних соотношениях берется цела;. часть члс" ) ла, 5. Источник по пп. 1 и 2, о т л и-. ч а;;; шийся тем, ч o при етнь1х,(1;1 значениях П(П=2, 4,...,2 11,...) точка ) соединения двух частей первого исто-r-V-:у ника фаэосдвинутсй ЭДС образует сред Д;, нюю точку, каждая из этих частей вы- ) полнена с Одинаковым числом 1., Отва- дов, которое при П=4, 8,...,4 1,... равно М =П/4 и равно чисг у Отводов л

KBRIOH ЧаатИ ВтаРОХО ИстQH .K- hyped )ФВ сДВинутОй ЭДС (kf = К„}, при П=2, 6, 10,, . (711 1 ), зто ис.1 о k„рав но Ч = (П+2) /4 и болы:е на единицу указанного числа „ (): „ =g-1) „причем, В последнем случае к 1,.-м Отводам первого источника фаэосдвинутой ЭДС подключены по одному однсименными электродами две вентиля, другие электроды

1086524 которых соединены со средней точкой второго источника фазосдвинутой ЭДС, а к каждому из его попарно Ъ„-х отводов такими же электродами подключено при любых П=24 по два вентиля, которые другими одноименными электродами попарно соединены между собой и образуют закрытый черытехвентильный мостик, при этом свободные точки соединения этих электродов, образующие два входа указанного мостика, соединены соответственно с парами() „-k)-x при П=2 (2 1) -1) либо (%„- Ф +1 j-х при

П= 41 отводов упомянутых частей первого источника фазосдвинутой ЭДС. б. Источник по и. 5, о т л и ч аю шийся тем, что при П=4 ) Х„-я пара отводов первого источника фазосдвинутой ЭДС и соответственно()с„ - Я-я пара отводов второго источника фаэосдвинутой ЭДС соединены со средней точкой второго (первого ) источНика фаэосдвинутой ЭДС через подключенные к них одиоименньнаи электродами два вентиля, а ) -я пара отводов первого источника фазосдвинутой ЭДС соединена через закрытый четырехвентильный мостик c (fc „- } -ми отводами второго источника фаэосдвинутой ЭДС

7. Источник по п. 4, о т л н ч а. ю щ.и и с я тем, что укаэанные(k,k

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника электропитания постоянным током, преимущественно низковольтной сильноточной нагрузки, для которой повышение кратности частоты пульсаций постоянного напряженив требуется обеспечить посредством минимально возможного числа источников фазосдвинутых (ФС l ЭДС, в част- )О ности числа одиофазных силовых трансформаторов, их-обмоток и числа витков последних.

Известен источник постоянного напряжения, содержащий два источника исходных переменных ЭДС, сдвинутых по фазе ортогонально по отношению друг к другу и формируемых посредством двух однофазных трансформаторов, вторичные (вентильные) обмотки каждого иэ которых состоят иэ двух частей 2О со средними точками, соединенными соответствующим образом между собой, н шесть вентилей, при этом два объединенных вывода синфазных частей вторичных обмоток одного иэ трансформаторов образует один, а остальные свободные выводы частей обмоток, и и I -е отводы первого и второго источников выполнены на топологическом расстоянии от их образующих выходные выводы точек, равном соответственно, cos (В„- Ì) 2В, cosf2(k>-Ê")+ЦО и sinkÎ, относительно амплитуды выходного напряжения в режиме холостого хода, где 9 = 7/П.

8. Источник по п. 5, о т л и ч аю шийся тем, что при П=2(2 -1) (Ьи А )-е отводы первого и второго источников выполнены на топологическом расстоянии от их средних точек, равном соответственно 81п(2Ф-1)еи sin239, относительно амплитуды выходного напряжения в режиме холостого хода.

9. Источник по и. 5, о т л и ч аю шийся тем,что при П=4 %-е и Й"-е отводы укаэанных источников выполнены на топологическом расстоянии от их средней точки равном

sin (28-1)e и sin 2 0 относительно амплитуды выходного напряжения в режиме холостого хода, причем 3с= Ф" .

10. Источник по н.б, о т л и ч аю шийся тем, что (МК )-е отводы указанных источников выполнены на топологическом расстоянии от их средних точек равном sin 238 относительно амплитуды выходного напряжения в режиме холостого хода.

2 объединенные через однонаправленно подключенные к ним вентили, - другой выходы устройства. Достоинством известйого устройства является обеспечение им повышенной кратности П частоты пульсации выходного напряжения (П 6) при наличии всего лишь двух однофазных силовых трансформаторов (13.

Недостатками устройства являются ограниченные функциональные воэможности, наличие довольно большого чис. ла отдельных частей вторичных обмоток (равного четырем при П=б) и большого числа нх витков. Суммарное витковое число% =w щ, показывающее

Q 2. отношение общего суммарного ) числа а витков всех частей вторичных обмоток к базовому числу вйтков % (принятому в данном случае равным числу витков ж5 с амплитудой напряжения на них, равной амплитуде Uzz выходного напряжения в режиме холос-! того хода устройства ), составляет при П б 5,464 или примерно 5,5, что, несмотря на наличие лишь двух трансформаторов, практически близко к суммарному витковому числу, равному б, 1086524 присущему (при равноценной KpBTHQGTH частоты пульсации) трехтрансформаторцому источнику.

Наиболее близким к изобретению является источник постоянного напряжения с Il-кратной частотой пульсации, 5 содержащий В=П вентилей и два источника исходных переменных ЭДС с отводами, сдвинутых по фазе ортогонально по отношению друг к другу и формирующихся на обмотках .двух однофазных 10 трансформаторов, один из указанных отводов второй ФС ЭДС выполнен от ее средней точки и образует один иэ выходов устройства. Это устройство обладает определенной общностью, позволяя получить ряд частных схемных реализаций с соответствующей частотной кратностью пульсаций 2».

Недостатком этого устройства являются сравнительно ограниченные функциональные воэможности, обусловлен.ные получением частоты пульсаций, лишь кратной четырем (П=4 4, 4 =1, 2,..., М =1,4„ ), для чего требуется большое количество отдельных частей вторичных обмоток (ч2)и большое число их витков (wZ). так, при кратности П=В число Ч =6, при П=12

Ч =6, при П=24 Ч =14. Соответственно витковое число при этом составляет

9I ð . =9,66 а(»» =10 93 Щ< 4»=24 52. 30

1 У gg I I

Кроме того, реализация этого источника постоянного напряжения требует выполнения большого количества непосредственных гальванических соединений всех отводов между собой в эквипотенциальных точках, что также приводит к значительному усложнению конструкции источника, технологии его изготовления и протекания физических процессов в нем. Последнее 4Q связано, в частности, с возникновением уравнительных токов в многочисленных замкнутых контурах перекрещивающихся частей обмоток. Эти токи возникают вследствие естественного нарушения указанной эквипотечциальности, вызываемого технологическим разбросом чисел витков соединенных частей, их различными сопротивлениями из-за неодинаковости ддин витков, . намотанных разным диаметром и пр.

Следствием всего этого являются значительная сложность устройства, его сравнительно низкие надежность и

КПД, невысокий, коэффициент использования мощности обмоток и, как следствие, плохие массо-габаритные и стоимостные показатели.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, упрощеwe, улучшение коэффициента исполь- 60 зования и повышение КПД, снижение массы, объема и стоимости.

Указанная цель достигается тем, что в источнике постоянного напряжения с П-кратной частотой пульсации, содержащем В=П вентилей и два источника исходных переменных ЭДС, каждый из двух частей с отводами, сдвинутых по фазе ортогонально друг к другу,при этом один из отводов второго нсточ»ц а фазосдвинутой ЭДС выполнен от средней точки и образует один выходной вывод, укаэанные источники фаэосдвинутых ЭДС дополнительно снабжены соответствующим числом отводов, другой выходной вывод образован одним из отводов первого источника фаэосдвинутой ЭДС, причем каждый иэ остальных его отводов соединен через один из

В вентилей с соответствующим отводом второго источника фазосдвинутой ЭДС.

Кроме того, все вентили по отношению к отводам данного источника фазосдвинутой ЭДС имеют одинаковое направление включения.

При нечетных значениях П, где

П=1, 3,...,(2 М -1),..., упомянутая средняя точка второго источника фаэосдвинутой ЭДС соединена через вентиль с первым выводом источника фазосдвинутой ЭДС, второй вывод которого подключен к объединенным одноименным электродам двух вентилей, другие электроды которых соединены соответственно с двумя первыми отводами второго источника, фазосд инутой ЭДС, отсчитываемыми по обе стороны относительно его средней точки, а ее последующие k е пары отводов второго источника через другие пары вентилей соединены поочередно с соответствующими k и Я"-ми отводами ,ервой н второй частей первого источника фазосдвннутой ЭДС, при этом отвод от точки соединения зтнх частей образует другой выход у-тройства, а(4,п,1r,М,fc"! =Г(Р„, „, k„, k„— натуральные числа.

Отводы с наибольшими значениями

)" ., 1„ и 1<„" укаэанных текущих номеров

»,", ) и " образуют соответственно выводы второго и первого источников и связаны с числами » и П соотношениями )..„ =(П-1) /2=9-1; )cq =(П+4»/4=

2 »+3)/4» Хк (П+2) /4=(2,! +1)/4 ° при чем в двух последних соотношениях берется целан часть числа.

Кроме того, при четных значениях

П (U=2, 4,..., 2 М,...) точка соединения двух частей первого источника фазосдвинутой ЭДС абра-ует среднюю точку„ каждая из этих частей выполнена с одинаковым числом Я.„отводов, которое при П=4, 8,..., 44,... равно у =П/4 и разно числу,,отводов каждой части второго источника (к„ = %„) при П=2 6р 10р, р 2(21»-1)р °, ° это число К„ равно М=(П+2)/$ и больше на единицу указанного числами „(Х„=%„-1), причем, в последнем случае к Х„-и отводам первого источника фазосдвинутой ЭДС подключены по одному одноименными электродами два вентиля, 1086524 и образуют закрытый четырехвентильный мостик, при этом свободные точки соединения этих электродов, обра-, зующие два входа укаэанного мостика, )О соединены соответственно .с парами при П=4М отводов упомянутых частей первого источника фазосдвинутой ЭДС.

При П4М k -я пара отводов перво- 35 го источника и соответственно(К„ =М„}-я пара отводов второго источника соединены со средней точкой второго (первого ) источника через подключенные к ним одноименными электродами два 20 вентиля, а К-я пара отводов первого источника ЭДС соединена Через закрытый четырехвентильный мостик с{К „-%)ии .отводами второго источника фазосдвинутой ЭДС. 25

Указанные(К, k"„k)-å отводы первого и второго источников выполнены на типологическом расстоянии от их образующих выходные выводы точек, равном, соответственно, "о з(Мк-К) 2 6, с os ).2 к

»pÄ"- М") +ЦВ и s1п К 8, относительно амплитуды выходного напряжения в режиме холостого хода, где 0 = )}/П.

При П=2(2 V -1 ) (k и К )-е отводы первого и второго источников выполнены на топологическом расстоянии от их средних точек, равном соответственно sin (2k-1)6 и sin 2М6, относительно амплитуды выходного напряжения в режиме холостого хода. ! 40

При П=4) К-е и К» -e отводы указанных источников выполнены на топологическом расстоянии от их средней

В частности, отводы с наибольшими значениями К„,К „,%„ указанных текущих номеров k,1»,М могут являться соответственно отводами 12, 13, 25 и 26 первой ФС ЭДС 10 и второй

ФС ЭДС 11.При этом сами значения

К„ могут быть связаны с числами и

П соотношениями ) „= (П+4) /4= {2V+3) /4, k"= (П+2 ) /4= (2V+1) /4, %„ = (П-1) /2=1-1.

Так как в первых двух соотношениях образуются дробные числа, в них берется целая часть. В частности, при

1=5 устройство формирует 9-кратную другие электроды которых соединены со средней точкой второго источника, а к каждому из его попарно % -х отводов такими же электродами подключено при любых II--21 по два вентиля, )которые другими одноименными. электродами соединены попарно между собой (К„-Ю-х при П=2(2 4 -Ц либо(1„-"+eJ -х точки, равном sin(2К-1)6 и sin(,2К - 1)8 относительно амплитуды выходного на- 45 пряжения в режиме . холостого хода, причем К= К» .

Кроме того, (К. М ) -е отводы указанных источников выполнены на топологическом расстоянии от их средних точек, равном .я1н 2Ю относительно амплитуды выходного напряжения в режиме холостого хода.

На фиг. 1 приведена схема устройства, обеспечивающего 9-кратную (П=9)частоту пульсации; на фиг. 2 ее векторная диаграмма формирования токообразующих ЭДС 9„,()ц =1,9 )св фазовой плоскости; на фиг. 3 — схе. мы устройства с векторными диаграммами при нечетном числе Н; на фиг.4 -60 их модификации; на фиг. 5 - 9 — схемы устройства и соответствующие им векторные диаграммы при различных четных значениях П, образующиеся раз. ными способами: а)при П=2(2М-1} 65 (фиг. 5, ) =3, П=10; фиг. 6, =5, П=18 ), б)при П=4 ) с уменьшенным числом четырехвентильных мостиков (фиг. 7, 4=2, П 8; фиг. 8, 4=3, П=12 ), в). при П=4М с уменьшенными суммарным витковым числом@ (фиг.9, 4=3, П=12 ).

Устройство (фиг. 1) содержит В=П вентилей 1-9 (В=9) и два источника исходных переменных ЭДС 10 и 11 с отводами 12-26. Фаза первой ЭДС 10 по отношению ко второй ЭДС 11 сдвинута на 90 эл.град., а сами ортогонально фаэосдвинутые ФС ЭДС сформированы на вторичных обмотках двух однофазных трансформаторов 27 и 28.

Отвод 18 второй ФС ЭДС 11 выполнен от ее средней точки и образует выходной вывод 29 устройства. Его другой выходной вывод 30, подключенный к выходу 29 через нагрузку 31, образован отводом 17 первой ФС ЭДС 10. Каждый иэ остальных отводов 12-16 соединен через один из П вентилей 1 — 9 с соответствующим отводом 18-26 второй ФС ЭДС, . При этом все вентили

1-9 по отношению к отводам 12-16 ФС

ЭДС 10 или отводам 18-26 ФС ЭДС 11 имеют одинаковое направление включения.

При нечетных значениях П {П=1, 3,,(24-1},...; V =1,2,...) средняя точка 18 второй ФС ЭДС 11 соединена через вентиль 1 первым отводом 12 первой ФС ЭДС 10, второй отвод 13 которой подключен к объединенным электродам двух вентилей 5-6. Их другие электроды соединены соответственно с отводами 19 и 20 второй ФС ЭДС

11, являющимися первыми при их счете

s обе стороны относительно ее средней точки отвода 18. Последующие kì-е пары отводов 21-22, 23-24, 25-26

ФС ЭДС 11 соединены поочередно через другие пары вентилей 2-9, 4-7, 3-8 с соответствующими им k -ми отводами (16, 14 ) и К"-ми отводами (15) первой части 32 и второй части 33 первой ФС ЭДС 10. При этом отвод 17 от точки соединения этих частей 32 и 33 образует вывод 30 устройства, а ставляют собой чйсла натурального ряда.

1086524 частоту пульсации {П=9), что может быть обеспечено при наибольшем значении k текущих номеров М-х отводов

12, 14, 16 первой части 32 первой

ФС ЭДС 10, равном 1 =(9+4)/4=3,25 3; при наибольшем значении ) " текущих 5 номеров 3"-х отв ".ов 15 и 13 второй к части 33 той же 4С ЭДС 10, равном

fc"=(9+2)/4=2,75=2; при наибольшем к

f значении М текущих номеров 1с -х отводов 19, 21, 23, 25, (20, 22, 24, 10

Х

26 ) любой иэ частей 34 (35) второй

ФС ЭДС 11, равном К =(9-1)/2=4..

Устройство (фиг. 1)работает сле дующим образом.

Если в данный момент наибольшее значение относительно выводов 29, 30 имеет первая ФС ЭДС 10,то под действием части 32 этой ФС ЭДС открыт вентиль 1, и через нагрузку 31 протекает ток.

Контур токопрохожденкя содержит сле- 20 дующие элементы: отвод 12 — вентиль

- отвод 29 — нагрузка 31 — вывод

30 — отвод 17. Между отводами 18 и

17 формируется токообраэующая ЭДС

5„ (условно-первая). Ее вектор с.фазовой плоскости показан на фиг. 2.

Эта ЭДС 5„ образует выходное напряжение 03 на нагрузке 31, изменяющееся в определенном интервале времени по закону изменения ЭДС 5„ . Пусть

ФС ЭДС 10, 11 и следовательно токообразующая ЭДС 5„ изменяются по наиболее типовому — синусоидальному закону. Тогда с течением времени, соответствующем в фазовой плоскости (фиг. 2) изменению угловой координа- 35 ты вправо относительно вектора 5„, значение ЭДС Sq (напряжения U>„)уменьшается, что на фиг. 2 покаэайо штрихпунктиром. Через некоторое время, соответствующее при полной амплиту- 40 дно-фаэовой симметрии токообразующих

ЭДС 5 углу 9 =))/П (половине периода огибающей этих ЭДС ), значение ЭДС 5 становится меньше значения последующей токообразующей ЭДС 5>, под 45 действием которой открывается вентиль 2. При этом между катодом

:и анодом вентиля 1 образуется положительная разность потенциалов, Равная разности междУ ЭДС

52 и 5, и вентиль 1 закрывается.

ЭДС 52 представляет собой суммарное значение двух ортогонально сдвинутых по фазе значений: части между отводами 14-17 первой ЭДС 10 и части меж.55 ду отводами 18-21 второй ЭДС 11.

Контур токопрохождения содержит элементы: отвод 14 — вентиль 2 — отвод

21 — отвод 18 — вывод 29 — нагрузка

31 - вывод 30 — отвод 17.

Аналогичным образом формируются остальные токообраэующие ЭДС 5+ огибающая которых, показанная штрихпунктиром на фиг. 2 в виде диаграммы, является выходным напряжением

))3,) устройства. Оно содержит посто- 65 янную ) „ и переменную 0> составляющие, причем последняя, как это видно из этой диаграммы, изменяется (пульсирует ) с частотой f„, превышающей частоту изменения любой иэ ЭДС в П раз (на фиг. 2 П=9 ). Таким образом, в отличие от прототипа, обеспечивающего значения П, кратные четырем (т.е. ограниченные значения), предлагаемое устройство обеспечивает любую частотную кратность пульсации, в том числе нечетную, не свойственную прототипу. Этим достигается расширение функциональных воэможностей устройства, а вентильной развязкой фазосдвинутых ЭДС вЂ” существенное улучшение протекания электромагнитных процессов. Кроме того, устройство при любых значениях П содержит всего лишь две разделенные части

ФС ЭДС 10, 11 против значительного их числа в прототипе - например, при П=8 требуется б частей, при

Н=24 — 14 и т.д., что в .3,7 и т.д. раз больше, чем в устройстве.

Суммарное витковое число % в устройстве при любых значениях П не превышает четырех (% - 4 ), что существенно меньше чем в прототипе.

Так, например, при П=9 число %/ сосэ) тавляет в устройстве Ф =1+саэ 8 + (э)

+2Соз 9/2) =3,92, что по отношению к числам %lg =9,66 и Nly д=24,52, (8) (2+)

2 ч и ай требующимся в прототипе йри обеспечении им 8- и 24-кратной частоты пульсации соответственно в 2,46 и

6,26 раз меньше. Уменьшением в несколько раэ числа отдельных частей трансформаторных обмоток и общего числа их витков достигается существенное упрощение конкретных схемных реализаций устройства, его конструкции и технологии изготовления, а также снижение массы, объема, стоимости па сравнению с прототипом.

Так как одни и те же части

ФС ЭДС 10,11 участвуют в формировании разных токообраэующих ЭДС 5 (p =1,П), то коэффициенты использования этих

ФС ЭДС по мощности существенно улучшены по сравнению с прототипом, а

КПД повышен эа счет уменьшения суммарного числа витков (их сопротивления ). Это также улучшает массо-габаритные и стоимостные показатели источника и обеспечивает ему воэможность более широкой области применения, чем прототипу.

Нри сохранении числа П нечетным на фиг. 3 приведены дополнительные конкретные схемные реализации и соответствующие им векторные диаграммы при П=3, 5, 7. На фиг. 4 показаны их модификации, основанные на измененной полярности включения вентилей. На фиг. 5ц дана схема устройства при четном числе П(П=10 ), относя,щемся к первой групп четных чисел.

1086524

1О

Они образуются согласно алгоритму

П=2(21-1), 9 =1, 2,...,1х .

При любых чегных П, в том числе чри четных П данной группы, точка

36 соединения двух частей 36 и 38 первой ФС ЭДС 39 образует среднюю точку. Каждая образованная при этом

ЭДС 37 (38) содержит одинаковое число )сх отводов 40, 41, 42 (43, 44, 451, которое при П=2(2 М-1 } равно

1(на фиг. 5Хх=М=З) и больше на едини- 1О цу числа k (на фиг. 5 х= "х-1=3-1=

=2 ) отводов 46, 48 (4 7, 49) каждой

ЭДС 50 (51) второй ФС ЭДС 52. При этом к k -ым отводам 42, 45 первой . ФС ЭДС 39(ее выводам)подключены по од-)5 ному одноименными электродами два вен- тиля 53 и 54, другие электроды которых соединены со средней точкой 55 второй ФС ЭДС 52. К, каждому из попарно М-ых отводов 46, 47 (48, 49) 2()

ЭДС 50 (51} ФС ЭДС 52 такими же электродами подключена по два вентиля 56, 57, 58, 59 (60, 61 62, 63 ), которые другими своими одноименными электродами соединены попаРно между 75 собой 56; 58 и 57, 59 (60, 62 и 61, 63 ) и образуют четырехвентильный мостик 64 (651 . Причем укаэанный мостик, как и обычный двухячейковый (однафазный ) мост жреца-Паллака, содержит g() две вентильные ячейки из двух последовательно соединенных вентильных плеч (вентилей ) в каждой иэ них. Но, в отличие от моста жреца-Прллака, в котором в каждом из указанных плеч 35 (присоединенных своими объединенными точками к нагрузке }. вентили включены однонаправленно согласно и в котором, при подключении переменной

ЗДС к другой паре объединенных точек вентильных плеч через нагрузку протекает ток, в мостике 64 (65} при подключении ЭДС и нагрузки к его разным диагоналям ток не протекает. Путь для него закрыт встречно включенными вентилями 56-59. В связи с этим такоф5 го типа мосты в отличие от известных являются закрытыми", а их включение по традиционным схемам нецелесообразным.

I 5Î

Однако включение мостиков 64 и

65 в устройстве с четными П no czeме соединений, показанных на фиг.5, обеспечивает тот же новый эффект использования отдельных частей ФС ЭДС . 39, 52, что и описанный при нечетном 55 числе П. Однако в отличие от последнего случая линия соединения, например, вентиля 6) с одним из отводов второй ФС ЭДС 52 оказывается совпадающей с линией соединения вентиля 6(}

61 с другим отводом ФС ЭДС 52 (в данном случае с тем же отводом 48, который будет другим при нечетном П}.

Следовательно, при четных П число линий соединения отводов разных 65

ФС ЭДС уменьшается па отношению к устройству с нечетными П. Причем это образуется несмотря иа подключение вентиля 61 к противоположному относительно отвода 40 отводу 43 и обусловлено возникающей при четных П симметрией. Вследствие симметрии при четных П двухвентичьные ячейки схемных реализаций с нечетными П, соединяясь по совпадающим линиям, образуют указанные четырехвентильные мостики, которые при включении имеют одну входную (между парой объединенных анодов) и выходную (между парой объединенных катодов) диагонали. Подключение входной диагонали мостика к отводам первой ФС ЭДС, а его выходной диагонали — к отводам второй

ФС ЭДС,и обеспечивает такопрохаждение па разным контурам, повышая исполь-. зование мощности этих ФС ЭДС. стройство,изображенное на фиг.5, работает следующим образом..

При йаибольшем положительном значении ФС ЭДС 39 под действиемее части 37 открывается вентиль 53 и через нагрузку 66 протекает так.Тькообра зующая ЭДС Б, вектор которой показан в фазовай плоскости на фиг.5)5,,формирует выходное напряжение U 5 .

Затем открывается вентиль 65, а вентиль 53 закрывается. В работе участвует токаобразующая ЭДС 92 представляющая собой векторную сумму части между отводами 41-36 части 37 и ортогональной ей части между отводами

46-55 части 50. При обеспечении амплитудна-фазавой симметрии фазовый угол между векторами ЭДС 5. и Q составляет 28 (на фиг. 55 угол 26=241/П=

2Л/10=36 }. Этот угол равен периоду огибающей токообразующих ЭДС S> (p.=

=1, П ), показанной на фцг. 56 штрихпунктиром. Как и на фиг. 2-4, эта огибающая образует по форме своего рода лепестки, которые наглядно иллюстрируют частоту и уровень пульсации выходного напряжения Uss, Как видно на фиг. 56, кратность частоты пульсации выходного напряжения равна десяти. Зтб достигается выполнением k-х отводов (40, 41, 42, 43, 44, 4Я и К -х отводов (46, 48, 47, 49} .ФС ЭДС 39,52 на топалогическам расстоянии от средних точек 36 и 55, рав- ном соответственно з п (2k-1)6 и )п 2 8 8 относительно амплитуды выходного напряжения в режиме холостого хода.

В соответствии с этим, а также с учетом указанных значений числа отводов йх и К„, на фиг. 6 приведена нринципйальная электрическая схема устройства и соответствующая ей диаграмма векторов токаабразующих

ЭДС 5 при П=18 Ip --1,18). При этом, как и при нечетном П, суммарное вит1086524

12 ковое число %, равное при данной группе четных П значению 2 (1+case), также всегда меньше четырех (при

П= 10 5 ") =3 9 при П=18 Ф) =3 97

5p ° Ха и при близких с прототипом (адекватных ) значениях П в несколько раз 5 меньше, чем в прототипе.

Так как, данн ь группа четных П (как и рассмотренных выше нечетных) вообще не реализуется в .известном, то их реализация в предложенном уст- 10 ройстве также является его новым и существенно положительным свой твом, еще более расширяющим функциональные воэможности. При этом с ростом числа П требующееся для его получения 15 общее число частей ФС ЭДС остается как и ранее (фиг. 1-4 ) неизменным, равным четырем либо при подсчете по целым частям » двум, что (по сравнению с прототипом, в котором количест-уо во этих отдельных частей ФС ЭДС резко возрастает с увеличением П ) позволяет относительно просто универсализировать предлагаемое устройство и унифицировать его в случаях возникаю-25 щей потребности в создании типономи- нального ряда. Этим обусловлено положительное свойство рассмотренных устройств,относящихся к важным для практики случаям с нечетными и четная, из первой их группы, значениями кратности П частоты пульсации выходного напряжения.

Конкретные реализации устройства при четных значениях П, образующих согласно алгоритму П=41),вторую группу значений, показаны на фиг. 7-9. При этом возможны два варианта.

Принципиальная электрическая схема устройства нри числе П, равном 8 ())=2), относящаяся к первому варианту, приведена на фиг. 7. Кратность частоты пульсации и векторные диаграммы формирования токообразующих

ЭДС 5,О при этом ваРианте аналогичны 45 векторным диаграммам прототипа, что предопределяет воэможность их сопоставления при наиболее равноценных исходных условиях. Устройство на, фиг. 7 содержит восемь вентилей

67-74 и две ФС ЭДС 75 и 76, каждая из которых поделена средними точками 77 и 78 на две равные части 79

80, 81, 82. Каждая из этих частей снабжена одинаковым числом k„-- k„--М=

П/4 отводов 83-90, а средние точки 55

77, 78 образуют выходные выводы 92, 92 устройства с подключенной к ним нагрузкой 93. При этом 1<„-я пара отводов 84 и 86 первой ФС ЭДС 75 и соответственно(1< -" 3czj-я пара отводов 60

88, 90 второй ФС ЭДС 76 соединена со средней точкой 78 (77) второй (первой)ФС ЭДС через подключенные к ним .одноименными электродами два вентиля 67, 71 (69, 73 ). К остальным по-,- 65 парно М -ым отводам 87 и 89 подключено по два вентиля 68, 70, 72, 74, которые другими одноименными электродами соединены попарно между собой и образуют четырехвентильный мостик

94. Этот мостик своими двумя входами соединен с k-ой парой отводов 83, 85 первой ФС ЭДС 75, а выходами

c(R %)-ой парой отводов 87, 89 второй ФС ЭДС 76.

При наибольшем относительно выводов 91, 92 положительном значении

ФС ЭДС 75 открывается вентиль 6 7 и через нагрузку 93 протекает ток под действием части ЭДС 75. На векторной диаграмме фиг. 7 она изображена вектором с)<, а вектор 5, относящийся к второй токообразующей ЭДС, представляет собой геометрическую сумму векторов соответствующих частей ЭДС между отводами 83-77 и 87-78. Под действием ЭДС Б открывается вентиль

68, а вентиль 67 закрывается, затем вступает в действие часть ЭДС 81, формирующая токообраэующую ЭДС 5 > и ток через нагрузку 93 протекает по контуру: точка 78 — вывод 91 нагрузка 93 — вывод 92 — вентиль 69.

Подобным же образом формируются остальные токообразующие ЭДС S+ (p =

=1,8 ) огибающая которых, представленная на фиг. 7 диаграммой, содержит восемь импульсов за период любой из

ЭДС. Таким образом, кратность частоты пульсации в устройстве на фиг.7 равна 8, а ее период составляет

45 эл.град. Это.достигается выполнением (-ых отводов 83, 84 (85, 86 первой ФС ЭДС 75 н к -ых отводов 87, . 88 (89, 90) второй ФС ЭДС 76 на топологическом расстоянии от их средних точек 77, 78 paasaMSin 2%6 относи-тельно амплитуды выходного напряжения в режиме холостого хода. Анало-. гичным образом реализуется схема источника при )=3, П=12 (фиг. 8).

Как видно из фиг. 8, схема содержит не более двух (целых ) частей преобразуемых ФС ЭДС (обмоток ), а суммарное витковое число% при любых П=4

2а равно черытем.

Следовательно, по отношению к прототипу, содержащему шесть (целых ) (z) частей с общим витковым числом 4 дп, равным 10,93,предлагаемое устройство обеспечивает экономию в числе частей в 3, а в числе витков — в 2,73 раза.

С ростом П выигрыш усиливается, Например, при П=24 соответствующие цифры равны 7 и 6,13. Этим обеспечивается упрощение устройства, снижение его Массы, объема, стоимости.

При другом варианте схемы устройства данной группы четных П кратных 4 ука. занный выигрыш повышается.

1086524

14

ЦОи8.2 фие 1

/7-" 5 — t

Это достигается тем, что устройство (фиг. 9,1 содержит дна источника ортогональным ЭДС 95, 96, состоящих каждая иэ двух частей 97, 98, .

b9, 100, точки 101 и 102 соединения которых образуют средние точки. При 5 этом каждая часть 97 и 98 выполнена с одинаковым числом отводов 103-105, 106-108 которое равно 1 =П/412/4=3 и равно числу 1с„ отводов 109-111, 112-114 каждой части 99 и100 второй

ФС ЭДС 96 (на фиг. 9;k». fr 3 I. К каждому иэ попарно,% -ых отводов 109, 112, 110, 113, 111, 114 одноименны,ми электродами подключены П вентилей, каждая четверка которых образует эа- 5 крытые мостики 115-117. Эти мостики своими вхщ ами соединены с парами (k 1+1), отводов 105, 108, 104, 107, 103, 1d6 упомянутых частей 97 и 98 пел>вой ФС ЭДС 95. а все их вентили имеют одинаковое направление включения относительно отводов данной ЭДС.

При этом амплитудно-@asoaas симметрия токообразующих ЭДС 5„, (1, П ) обеспечивается выполнением (М=М)-х отводов 103-114 на топологическом расстоянии от средних точек 101, 102, равном З1п (2 и -1)8 относительно амплитуды выходного напряжения в режиме холостого хода. В этом случае суммарное витковое число Vfg+, равное 4cos8, также существенно меньше, чем в прототипе, и, например, при П=12, 16, 24 (М =3, 4, 5 ) составляет 3,87; .3,93; 3,97, что по отношению к прототипу соответственно в

2,83; 4,67 и 6,18 раза меньше. Это повышает КПД устройстна и улучшает коэффициент использования его мощности, а также массо-габаритные и стоимостные показатели.

/7=9

/7=f0

g, /55) Ф а г — ЗУ

1086524 1

l «ф и!

Р (5Р) 8n(N) A (54) и (Ю1)

S7) 1086524

A(au) (73

7z/Р

ВНИИИИ Закаэ 2264/51 Тираж 667 Поддисное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4