Компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

1.КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий силовой трансформатор с двумя трехфазными вентильиыми обмотками, одна из которых соединена в звезду, а другая в сдвигающий вторичнйе фазные напряжения на +30 эл.град, треугольник, два выпрямительных моста, выходы постоянного тока которых соединены с выходными выводами, и компенсирующее устройство, включающее трехфазную конденсат орную батарею и трехфазный реактор с тремя трехфазными обмотками, первая из которых соединена в разомкнутую звезду и включена пофазно между одной вентильной обмоткой силового трансформатора и входом первого выпрямительного моста, а вторая включена пофазно между другой вентильной обмоткой силового трансформатора и входом второго выпрямительного моста, о т личающийс я тем, что, с целью упрощения конструктивного исполнения , вторая обмотка реактора соединена по схеме разомкнутой звез-ды , магнитопровод реактора разделен на две части, на первую из которых уложенй первая и соединенная в звезду третья обмотки реактора, а на вторую - вторая и соединенная в сдвигающий входные токи второго выпрямительного моста на +30 эл.град,треугольник дополнительно введенная четвертая обмотка реактора, соединенная последовательно согласно с третьей обмоткой реактора, и к точкам их соединения подключена трех фазная конденсаторная батарея, причем число витков четвёртой обмотки реактора в - раз больше числа витков третьей обмотки реактора, а первая и вторая обмотки реактора выпол-; g нены с одинаковым числом витков U , где со 1,2, 2.Преобразователь по п,1, о т .личающийся тем,что каждая из частей магнитопровода реактора выполнена в виде одного трехфазиогс сердечника. 3,Преобразователь по п.1, о т сличающийся тем,что каждая из частей магнитопровода реактора выполнена в виде трех однофазных сердечников,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1}) 1(51) Н 02 М 7/06 л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3608946/24-07 (22) 24.06.83 (46) 15.11.84. Бюл. )) 42 (72) (0.И.Хохлов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (53) 621.314.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 951601, кл. Н 02 М 7/06, 1982 °

2.Авторское свидетельство СССР

)) 1116507, кл. Н 02 М 7/06,1981. (54)(57) 1.КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В

ПОСТОЯННОЕ, содержащий силовой трансформатор с двумя трехфазными вентильными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а другая— в сдвигающий вторичные фазные напряжения на +30 зл.град. треугольник, два выпрямительных моста, выходы постоянного тока которых соедчнены с выходными выводами, и компенсирующее устройство, включающее трехфазную конденсаторную батарею и трехфазный реактор с тремя трехфазными обмотками, первая из которых соединена в разомкнутую звезду и включена пофазно между одной вентильиой обмоткой силового трансформатора и входом первого выпрямительного моста, а вторая включена пофазно между другой вентильной обмоткой.

I силового трансформатора и входом второго выпрямительного моста, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструктивного исполнения, вторая обмотка реактора соединена по схеме разомкнутой звез-ды, магнитопровод реактора разделен на две части, на первую из которых уложены первая и соединенная в звезду третья обмотки реактора, а на вторую — вторая и соединенная в сдвигающий входные токи второго выпрямительного моста на +30 эл.град; треугольник дополнительно введенная четвертая обмотка реактора, соединенная последовательно согласно с третьей обмоткой реактора, и к ® точкам их соединения подключена трех фазная конденсаторная батарея, причем число витков четвертой обмотки реактора в-Д раз больще числа витков третьей обмотки реактора, а первая и вторая обмотки реактора выпол- д иены с одинаковым числом витков () где (д =1,2, 2.Преобразователь по п.l о т,лич ающи йс я тем,чтокаждая из частей магнитопровода реактора выполнена в виде одного трехфазного .сердечника.

3.Преобразователь по п.1, о т,л и ч а ю шийся тем,что каждая из частей магнитопровода реактора выполнена в виде трех однофаэиых сердечников.

1124414

Равном 4 и 7. Но такое большое чис-50 ло сильноточных витков делает конструкцию реактора громоздкой и трудновыполнимой °

Известен компенсированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий. айловой трансформатор с двумя трехфаэными

55 вентильными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а другая— в сдвигающий вторичные фазные напря- 60 жения на +30 эл.град. треугольник, два выпрямительных моста,,выходы постоянного тока которых соединены с выходными выводами, и компенсирующее устройство, включающее трехфаз65

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства,где требуется преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока с высоким коэффициентом мощности.

Известен преобразователь с пятой и седьмой гармоникой тока в коммутирующих коденсаторах, содержащий трансФорматор с трехфазной сетевой 10 и двумя трехфаэными вентильнымиобмотками, первая из которых соединена в звезду и каждой фазой через соответствующую фазную обмотку трех° Фазного реактора соединена с входом 15 первого выпрямительного моста, каждая фаза второй вентильной обмотки трансформатора соединена последовательно с фазой второй обмотки реактора, образуя цепочку, соединенную с аналогичными цепочками других фаэ в треугольник, к вершинам которого подключен вход второго выпрямительного моста, и конденсаторную батаРею, подключенную к третьей тРехфазной обмотке реактора. Преобразователь имеет высокий коэффициент мощности, fl) .

Недостатком его является невозможность практической реализации с использованием типового преобразовательного трансформатора, имеющего схему соединения вентильных обмоток звезда и треугольник . Лля выполнения преобразователя необходимо изменить конструкцию трансформатора, а именно .разомкнуть вентильную обмотку, соединенную в треугольник, и осуществить включение второй обмотки реактора. Кроме того, первая и вторая обмотки реактора об- 40 текаются весьма большими токами (токами вентильных обмоток трансформатора, составляющими в установках электротехнологии тысячи и десятки тыся ампеР) . Приче вторая обмотка 45 реактора должна иметь число витков в Л раз больше, чем первая. Это соотношение выполняется лишь при числе витков первой и второй обмоток, ную конденсаторную батарею и трехфазный реактор. с тремя трехфазными обмотками, первая иэ которых соединена в разомкнутую звезду и включена пофазно между одной вентильной обмоткой силового трансформатора и входом первого выпрямительного моста, а вторая - пофазно между другой вентильной обмоткой силового трансформатора и входом второго выпрямительного моста. Преобразователь имеет высокий коэффициент мощности. его . практическая реализация не требует реконструкции типового трансформатора (2) .

Однако первая и вторая обмотки реактора обтекаются большими входными токами вентильных мостов, причем вторая обмотка из-за соединения в зигзаг в каждой фазе должна иметь на 15,5% витков больше, чем первая.

Это соотношение выполняется при минимальном числе витков, равном 7 и 8.

При таком количестве витков, рассчитанных по току на тысячи ампер, конструктивное исполнение реактора весьма сложно;

Цель изобретения — упрощение конструктивного исполнения преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в компенсированном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем силовой трансформатор с двумя трехфазными вентильными обмотками, одна из которых соединена в звезду, а другая - . сдвигающий вторичные фазные напряжения на +30 эл.град. треугольник, два выпрямительных моста, выходы постоянного тока которых соединены с выходными выводами и компенсирующее устройство, включающее трехфазную конденсаторную батарею и трехфазный реактор с тремя трехфазными обмотками, первая из которых соединена в разомкнутую звезду и включена пофаэно между одной вентильной обмоткой силового трансформатора и входом первого выпрямительного моста, а вторая включена пофазно между дру=. гой вентильной обмоткой силового трансформатора и входом второго выпрямительного моста, вторая обмотка реактора соединена по схеме разомкнутой звезды, магнитопровод реактора разделен на две части, на первую из которых уложены первая и соединенная в звезду третья обмотки реактора, а на вторую — вторая и соединейная в сдвигающий входные токи второго выпрямительного моста на +30 эл.град. треугольник дополнИтельно введенная четвертая обмотка реактора, соединенная последовательно согласно с третьей обмоткой реактора, и к точкаМ

1их соединения подключена трехфазная

1124414 конденсаторная батарея, причем число витков четвертой обмотки реактора в Л раза больше числа виткой третьей обмотки реактора, а первая и вторая обмотки реактора выполнены с одинаковым числом витков ш, где . (=1,2.

Каждая из частей магнитопровода реактора может быть выполнена в виде одного трехфазного сердечника или в виде трех однофаэных сердечников.

По отношению к цепи постоянного тока выпрямительные мосты могут быть соединены последовательно либо параллельно.

На чертеже представлена принци- 15 пиальная схема компенсированного преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Преобразователь содержит силовой трансформатор 1 с вентильной обмоткой20

2, соединенной в звезду, и вентильной обмоткой 3, соединенной в треугольник, первый 4 и второй 5 выпрямительные мосты, компенсирующее устройство б с первой 7 и второй 8 частями магнитопровода реактора, на которых уложены соответственно первая 9 и третья 10, вторая 11 и четвертая 12 обмотки реактора, причем четвертая 12 и третья 10 обмотки реактора соединены согласно последовательно и к точкам их соединения подключена трехфазная конденсаторная батарея 13. Выпрямительный мост 4 через обмотку реактора 9 соединен е входом с вторичной обмоткой 2 трансформатора 1, а выпрямительный мост 5 чеРез обмотку реактора 11 соединен с вторичной обмоткой 3 трансформатора 1. Выходы выпрямительных мостов подключены к выходным выводам для 40 подключения нагрузки.

Преобразователь работает следующим образом.

При подключении трансформатора

1 и питающей сети, а выпрямительных 45 мостов 4 и 5 к цепи выпрямительного тока во входных токах выпрямительных мостов, а следовательно, как в первой 9, так и во второй 11 обмотках, расположенных на первой 7 и второй 50

8 частях магнитопровода реактора компенсирующего устройства б, протекают токи, спектральный состав которых. определяется соотношением k m +1, где

m=6, к=0,1,2,3,.... Причем токи во второй обмотке 11 по отношению к токам в первой обмотке 9 сдвинуты на

+30 или -30 эл.град. эа счет соединения одной вторичной обмотки 2 ,трансформатора .1 в звезду, а другой

3 — в треугольник. В третью и четвертую 12 обмотки реактора трансформируются токи с тем же спектром, что и в обмотках 9 и ll. 3a счет соединения четвертой обмотки 12 в тре угольник линейныЕ токи этой обмотки сдвигаются на -30 или + 30 эл.град.

В результате, в силу того, что третья 10 и четвертая 12 обмотки соединены согласно последовательно, 1,11,13,23,25 и т.п. гармоники токов этих обмоток, отвечающие к=0,2, 4, ..., совпадают по фазе, и следовательно, не попадают в конденсато-. ры. В то же время 5,7,17,19 и т ° и. гармоники, отвечающие к=1,3,..., оказываются в противофазе, и следовательно, перезаряжают конденсаторы батареи 13. Напряжения на конденсаторах, трансформируясь в контуры коммутации вентилей выпрямительных мостов 4 и 5, вызывают искусственную коммутацию вентилей, благодаря чему повышается коэффициент мощности преобразователя. Одновременно наличйе электрической связи между обмотками

10 и 12 устраняет небаланс токов в обмотках 9 и 11., благодаря чему имеет место выравнивание тока мостов 4 и

5 при их параллельной работе.

Разделение магнитопровода реактора на две части и указанное выполнение третьей и четвертой обмоток с подключенной к ним конденсаторной батареей позволяет выполнить в простейшем конструктивном виде рассчитанные на тысячи ампер первую и вторую обмотки. Действительно, в отличие от прототипа они могут быть выполнены одинаковыми, с равным и минимальным числом витков. В частности, число витков равно единице либо двум, а каждая из .частей магнитопровода выполнена из -трех однофазных сердечников. В этом случае первая и вторая обмотки представляют собой всего лишь шину, пропущенную один или два раза в окно стального сердечника.

Третья и четвертая обмотки выполняются многовитковыми, а следовательно, слаботочными. При большом числе витков третьей и четвертой обмоток и малом их сечении конструктивно легко и точно реализуется необходимое соотношение между витками этих обмоток (число витков четвертой обмотки в" Т раз больше, чем у третьей).

Преобразователь работает с 1 у 0 т.е. практически не потребляет реактивной мощности. Известно, что в среднем при компенсации 1 квт реактивной мощности сокращаются потери электроэнергии примерно на 400 квт.ч в год. Таким образом, экономический эффект только за счет компенсации реактивной мощности весьма значителен. Кроме того, внедрение предлагаемого преобразователя позволит повысить качество электроэнергии и пропускную способность трансформаторов и линий электропередач па активной мощности.

1124414

4вс

Составитель Л. Устинкина

Редактор О.Колесникова Техред C. Легеза Корректор M.Роэман

Заказ 8295/43 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4