Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий три однофазных трансформатора с магнитопроводами двухстержневой конструкции, на каждом из которых размещены первичные обмотки, подт ключенные ко входным выводам, и две вторичные полуобмотки,при этом три вторичные обмотки соединены между собой в шестифазную звезду с нулевым выводом, образующим первый выходной вывод, свободные начала и концы вторичных обмоток подключены через вентили ко второму выходному выводу, отличающийся тем, что, с целью снижения установленгой мощности, каждый из магнитопроводов трансформаторов снабжен дополнительным средним стержнем, выполненным с немагнитным зазором, первичные обмотки соеди-j нены в треугольник, и каждая из них состоит из двух полусекций, расположенных на крайних стержнях магнитопро- 1 водов. v. .СП iji Сдд to

„„SU„„1145432 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5!) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕПВСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3591688/24-07 (22) 18.05.83 (46) 15.03.85. Бюл. М 10 (72) Б.Г.Соколов и В.Н.Филатов (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (НИИ завода "Электровыпрямитель") . (53) 621.314.6(088.8) (56) 1. Размадзе Ш.М. Преобразова-. тельные схемы и системы.М., "Высшая школа", 1967, с. 43.

2. Каганов И.Л. Электронные и ионные преобразователи. М.-Л., ГЭИ, 1956, с. l43.

3. Патент Чехословакии. 9 148121 кл. Н 02 М 7/08, 1973. (54)(57) ТРЕХФАЗНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий три однофазных трансформатора с магнитопроводами двухстержневой конструкции, на каждом из которых размещены первичные обмотки, под-. ключенные ко входным выводам, и две вторичные полуобмотки,при этом три вторичные обмотки соединены между собой в шестифазную звезду с нуле- вым выводом, образующим первый выходной вывод, свободные начала и концы вторичных обмоток подключены через вентили ко второму выходному выводу, отличающийся тем, что, с целью снижения установленгой мощности, каждый из магнитопроводов трансформаторов снабжен дополнительным средним стержней, выполненным с немагнит- ным зазором, первичные обмотки соединены в треугольник, и каждая из них состоит из двух полусекций, расположенных на крайних стержнях магнитопроI водов.

Мйаб

1145432 2 уровня пульсаций выходного напряже- ния.

Однако применение дополнительных сглаживающих и уравнительных реакторов приводит к значительному усложнению конструктивного исполнения преобразователей и увеличению массогабаритных показателей, что является недопустимым в целом рядЕ случаев.

10 Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий три однофазных трансформатора с магнитопроводами стержневой конструкции, на двух стержнях которых размещены их первичные обмотки и две вторичные полуобмотки, при этом три вторичные обмотки соединены межпу собой в шестифазную звезду с нулещ вым выводом, образующим первый выходной вывод, а свободные начала и концы вторичных обмоток подключены через вентили ко второму выходному выводу. д При подаче на вход преобразова.теля трехфазного сетевого напряжения с- на вторичных обмотках трансформато,ра формируется шестифазная система напряжений, который выпрямляется че= рез шесть вентилей в однотактном режиме с длительностью проводящего состояния вентилей и вторичных обмоток трансформаторов по 60 эл.град.

На выходе преобразователя формируется шестипульсное выпрямленное

35 напряжение 3 1.

Недостатком прототипа является повышенная установленная мощность трансформаторно-вентильного оборудования.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть применено в качестве низковольт ных вторичных источников постоянного тока для электросварки, гальваники, электролиза, заряда аккумуляторных батарей и т.д.

Известны трехфазные преобразователи переменного напряжения, выполненные по шестипульсным нулевым схемам выпрямления типа шестифазная звезда с нулевым выводом. Они содержат один трехфазный трансформатор с двумя вторичными трехфазными обмот ками, первичные обмотки трансформаторов соединяют в трехфазную звезду или треугольник, вторичные обмотки соединяют в шестифазную звезду, нуле вая точка которой образует один вы-» ходной вывод преобразователя, а свободные начало и конец вторичных обмо ток подключены через вентили к второ му выходному выводу преобразователя.

За счет формирования на вторичных обмотках трансформатора шестифазной системы напряжений и однотактного режима работы вторичных обмоток тран форматора и вентилей (по 60 эл. град за период) на выходе преобразователя формируется шестипульсное выпрямленное напряжение (1).

Недостатками известного преобразо вателя являются повышенная установленная мощность трансформаторного оборудования (5 р= 1,55 Р> при соединении первичных обмоток в треугольник и 1,48 Р,1 при соединении их в звезду), а также относительно высокий уровень пульсации выходного напряжения, особенно при наличии фазового тиристорного регулирования.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное с пониженной установленной мощностью трансформаторного оборудования и пониженным уровнем пульсации за счет применения уравнительного и сглаживающего реакторов (2).

За счет увеличения длительности проводящего состояния вторичных об 50 моток и вентилей с 60 до 180 эл.град. за период этот преобразователь имеет пониженную установленную мощность не только трансформаторов, но и суммарного трансформаторно-реакторного обо- $$ рудования. Соответственно обеспечивается повышение коэффициента исйользования вентилей по току и снижение

Цель изобретения — снижение установленной мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем три однофазных трансформатора с магнитопроводами двухстержневой конструкции, на каждом из которых размещены первичные обмотки, подключенные ко входным выводам, и две вторичные полуобмотки, соединенные между собой в шестифазную звезду с нулевым выводом, образующим первый выходной вывод", свободные начала и концы вторичных обмоток подключены через вентили ко второму выходному выводу, каждый из магнитопроводов трансформаторов снаб1145432 4 жен дополнительным средним стержнем, выполненным с немагнитным зазором1 первичные обмотки соединены в треугольник и каждая из них состоит из двух полусекций, расположенных на крайних стержнях магнитопроводов.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя на фиг.

2 а, б, в †. диаграммы токов и напряжений, характеризующие его рабо- 1р

T °

Преобразователь содержит однофазные трансформаторы 1-3 с магнитопроводами 4-6, первичными обмотками 7-9, вторичными обмотками, состоящими из полуобмоток 10-15, и вентили 16-21.

Первичные обмотки 7-9 трансформаторов 1-3 разнесены полусекциями по крайним стержням магнитопроводов

4-6 и соединены между собой в треугольник, вершины которого образуют входные выводь преобразователя.

Вторичные полуобмотки 10-15 трансформаторов 1-3 также разнесены по 25 крайним стержням магнитопроводов 4-6 трансформаторов и соединены между, собой в шестифазную звезду с нулевым выводом, образующим первый выходной вывод преобразователя. Свободные начала и концы вторичных обмоток трансформаторов подключены. через вентили 16-21 ко второму выходному выводу преобразователя. Магнитопроводы 4-6 трансформаторов 1-3 снабжены дополнительно средним (третьим) безобмоточным стержнем, выполненным с немагнитным зазором.

Преобразователь работает следующим об азом.

При подаче на вход преобразователя сетевого напряжения на вторичных обмотках трансформатора формируется шестифазная система напряжений, которая выпрямляется вентилями 16- 45

21 поочередно, в порядке нумерации вентилей и фазировки обмоток. Пусть средний стержень в магнитопроводах отсутствует. В этом случае преобразователь работает как прототип с дли- 50

1 тельностью проводящего состояния вентилей 16-21 и вторичных обмоток трансформатора по 60 эл.град. На выходе преобразователя формируется шестипульсное выпрямленное напряжение со 55 средним значением 1 35U аФ

Однако наличие дополнительного среднего стержня в магнитопроводах трех однофазных трансформаторов 1-3 вносит существенное изменение в формирование суммарного выпрямленного напряжения. Происходит увеличение потока вынужденного однофазного намагничивания в каждом обмоточном стержне магнитопроводов трансформаторов при протекании через них импульсов выпрямленного тока, так как îí .замыкается теперь уже не по воздуху, а по дополнительному безобмоточному стержню магнитопроводов. Поскольку для создания потока в стальном сердечнике достаточен даже небольшой намагничивающий ток, указанный поток вынужденного однофазного намагничивания, меняющийся с тройной частотой, приводит к снижению выпрямленного напряжения и к выравниванию мгновенных значений напряжений между двумя трехфазными звездами, образованными со- . ответствующими вторичными полуобмотками 10, 12, 14 и 11, 13, 15 трансформаторов 1-3. В результате преобразователь работает аналогично известной схеме шестифазного преобразователя с уравнительным реактором.

На фиг. 2а показана, форма выпрямленного напряжения 0,1, образованная усредненными — выравненными мгновенными значениями двух трехпульсных выпрямленных напряжений, формируемых двумя трехфазными нулевыми группами, образованными соответственно вторичными полуобмотками 10, 12, 14 и 11, 13, 15 и вентилями 16, 17, l8 и 19, 20, 21.

Поскольку выравнивание мгновенных значений выпрямуенных напряжений происходит за счет ЭДС тройной частоты, наводимой потоком вынужденного однофазного намагничивания, напряжения вторичных обмоток, а соответственно и

Р первичных полуобмоток трансформаторов имеют несимметричную форму за счет наложения на выпрямляемую полуволну. выравнивающего напряжения тройной частоты (см. фиг. 2 б, в).

Исходя из того, что вторичные обмотки трансформаторов 1-3 дополнительно выполняют роль уравнитель;ного реактора, основные расчетные со отношения шестифазного преобразбвателя с уравнительным реактором ока:зываются справедливыми и для предлагаемого преобразователя, т.е. сум марная мощность установленного транс форматорного оборудования у него!

Составитель Е.Мельникова

Редактор Н.Киштулинец Техред Ж.Кастелевич Корректбр В.Гирняк

Заказ 1184/40 . Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Э 1145 составляет 1,26РС1, а вентили будут работать не по 60, а по 120 эл.град.

Дополнительно обеспечивается и сглаживание выпрямленного тока собственными индуктивностями вторичных обмоток трансформаторов, поскольку магнитные потоки, образованные постоянными составляющими импульсов тока, замыкаются также через дополнительные стержни магнитопронодов транс- 10 форматоров. Поэтому во избежание их насыщения(они должны быть снабжены немагнитным зазором.

3а счет того, что вторичные обмотки трансформаторов играют роль и 15 уравнительного реактора, и сглаживаю-.

32. б

S щего дросселя, обеспечивается снижение суммарных электрических потерь и повышение КПД преобразователя по сравнению с аналогичными преобразователями, имеющими уравнительный реактор и сглаживающий дроссель.

Снижение суммарной установленной мощности трансформаторно-вентильного оборудования в среднем на 20Й и уровня пульсации до 2-3Х (в неуправляемом выпрямителе) позволяет найти преобразователю широкое практическое применение, взамен прототипа, в первую очередь в низковольтных источниках питания.