Трехфазный двухполярный неуправляемый выпрямитель (его варианты)

 

Изобретение позволяет улучшить массогабаритные показатели. повысить коэффициент мощности и качество выходного напряжения трехфазного двухполярного неуправляемого выпрямителя. Выпрямитель представлен тремя вариантами, в которых рассмотрена вторая цепочка из последовательно соединенных, одинаковых по величине комплексных сопротивлений , например сопротивлений 7 и 8. Комплексные сопротивления могут быть как чисто активными, так и индуктивными, емкостными или носить смешанный характер. Выпрямитель осуществляет двухполярное двухтактное вьтрямление и напряжения на выходах выпрямителя равны по модулю друг другу и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления. 9 ил.. ,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) щ) Н 02 М 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ19.::,.---..

OllMGAHHE ИЗОБРЕТЕНИ5 "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ /

Р (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ДВУХПОЛЯРНЫЙ НЕУПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение позволяет улучшить массогабаритные показатели, (21) 3714029/24-07 (22) 20.03.84 (46) 15,01.86, Бюл. Ф 2 (71) Ленинградский институт водного транспорта (72) И.А.Краснов, Б,Д.Кудрявцев, П.П,Кузьмин и А.Н.Орлов (53),621.314,632 (088,8) (56) Векслер Г,С. Тетельбаум,Электропитание радиоустройств, Киев:

Техника, 1966, с 195.

Авторское свидетельство СССР ,У 201518, кл. Н 02 М 7/10, 1964. повысить коэффициент мощности и качество выходного напряжения трехфазного двухполярного неуправляемого выпрямителя. Выпрямитель представлен тремя вариантами, в которых рассмотрена вторая цепочка из последовательно соединенных, одинаковых по величине комплексных сопротивлений, например сопротивлений ? и 8, Комплексные сопротивления могут быть как чисто активными, так и индуктивными, емкостными или носить смешанный характер. Выпрямитель осуществляет двухполярное двухтактное выпрямление и напряжения на выходах выпрямителя равны по модулю друг другу и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления, 9 ил,, Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение для электропитания различных устройств, например радиополярных стабилизаторов напряжения, операционных усилителей и др,, требующих двух равнополярных выпрямленных напряжений.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей, повышение коэффициента мощности и качества выходного напряжения.

На фиг,1 приведена принципиальная схема выпрямителя по первому варианту; на фиг,2 — его векторная диаграмма; на фиг.3 — принципиальная схема выпрямителя по второму варианту; на фиг,4 — его векторная диаграмма; на фиг.5 — принципиальная схема выпрямителя по третьему варианту; на фиг.6 - его векторная диаграмма; на фиг.7 — одна из модификаций третьего варианта выпрямителя; на фиг.8 — его векторная диаграмма; на фиг,9 — выполнение выпрямителя по третьему варианту.

Выпрямитель по первому варианту (фиг.1) содержит четыре входных вывода 1-4 для подключения к трем фазам A 8 С и нулевой точке 0 источника питания, Комплексные сопротивления 5-8 соединены в две цепочки: первая, состоящая из сопротивлений 5 и 6, подключена параллельно первому и нулевому входным выводам 1 и 4, вторая, состоящая из сопротивлений 7 и 8, одинаковых по величине с сопротивлениями 5 и 6, подключена параллельно второму и третьему входным выводам 2 и 3. Общая точка а первого и второго комплексных сопротивлений 5 и 6, а также общая точка о третьего и четвертого комплексных сопротйвлений 7 и 8 подключены к выводам переменного тока однофазного мостового выпрямителя 9, выполненного на диодах 10-13. Выводы постоянного тока выпрямителя 9 соединены с выходными выводами 14 и 15. Общий выходной вывод 16 соединен с нулевым входным выводом 4.

Выпрямитель по второму варианту о (фиг,3) отличается от выпрямителя по первому варианту тем, что первая цепочка, состоящая из сопротивлений 17 и 18, подключена параллельно первому и второму входным выво1205242 дам 1 и 2, а вторая, состоящая из сопротивлений 19 и 20, подключена параллельно первому и третьему входным выводам 1 и 3. При этом значения сопротивлений 17 и 19 в два раза превышают значения сопротивлений 18 и 20, Выпрямитель по третьему варианту (фиг.5) отличается от двух пре10 дыдущих вариантов соединением шести комплексных сопротивлений 21-26 в две звезды, нулевые точки которых а и о подключены к выводам переменного тока выпрямителя 9, а свободные выводы попарно объединены и подключены к входным выводам: сопротивления 21 и 22 -к выводу 1, сопротивления 23 и 24 — к выводу 2, сопротивления 25 и 26 — к выводу 3.

20 В частном случае третий вариант может быть выполнен в виде выпрямителя, представленного на фиг.7.

При выполнении комплексных сопротивлений 21, 23 и 25 в виде емкос25 ти, резистора и индуктивности их значения соответственно равны: ь, 2 „. е - 240

2 sin- — Y sin — — — °

2Ф У„2 У

4-!20

2 з п — — —

2 1 а при выполнении сопротивлений 22, 24 и 26 в виде резистора, индуктивности и емкости их значения соответственно равны:

2 . к -180 1 . Ы-60 — (s in — - — ; 2 1 s in "-,— к+60 1

2 sin — —

40 2 е — на альн йаза вып ямленно гд Ж ч ая р

ro напряжения; — некоторая постоянная (g>0).

Работа выпрямителя по фиг.1 осу45 ществляется следующим образом.

Так как общий выходной вывод 16 соединен с нулевым входным выводом 4, потенциал общего выходного вывода 16 равен потенциалу нулевой точки трех50 фазного источника питания, т,е. нулю.

В первый полупериод потенциал точки а является положительным, а потенциал точки K — отрицательным. ,Соответственно, открыты диоды 10 и 13. В этот полупериод напряжение между выходным выводом 14 и общим выходным выводом 16 равно Uö(e) О, а напряжение между выходным выво1205242

Ur = j ----V. -Г3

Ц .л V

3 дом 15 и общим выходным выводом 16 равно UF (t) 0.

В следующий полупериод потенциал точки а отрицательный, а потенциал точки о положительный. Соответственна, открыты диоды 11 и 12. В этот полупериад напряжение между выходным выводом 14 и общим выходным выводом 16 равно У (t)>0, а напряжение между выходным выводам 15 1О и общим выходным выводом 16 равно

Uö(t)iO. Затем цикл работы выпрямителя повторяется.

Таким образом, выпрямитель осуществляет двухполярное двухтактнае 15 выпрямление и напряжения на выводах выпрямителя равны по модулю друг другу и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления. 20

СопРотивления 5 и 6 (7. =Z ),à также сопротивления 7 и 8 (2 =Z ) мо гут быть чисто активными, индуктивными или емкастными или иметь индуктивный или емкостной характер.

Возможны также следующие реализации: ,входной вывод 1 подключить .к фазе В, а входной вывод 2 подключить к фазе А; входной вывод 1 подключить к фазе С, а входной вывод 3 подключить к фазе А. Принцип работы выпрямителя при этом не изменится.

Выпрямитель па фазе 3 работает следующим образом.

Входные выводы 1,2,3 подключают к соответствующим фазам А,В,С трехфазного источника питания,а нулевой входной вывод 4 — к нулевой точке (точке О) источника питания. Так как общий выходной вывод 16 соединен с нулевым входным выводом 4, па- 40 тенциал общего выходного вывода 16 равен потенциалу нулевой точки источника питания (q=O), так как

Z<> = 2Z, потенциал точки а равен:

° . -Гз

45 ц=-j — V

3 Ф а напряжение между точками g и о равно е

Так как 7., =27. о, потенциал точки равен:

55 3 1 3 9 а напряжение между точками о и о равно:

В результате мгновенное значение напряжения между точками а и о рав- но:

U (t) = -- V sin(et+270 ) )

3 мгновенное значение напряжения ежду точками о и а равно:

U (t) = -- V sin(st+90 )..

- 3 ° о

Иэ приведенных формул следует, чта напряжения U,(t) и П6(С) равны па величине но сдвинуты друг от1 о насительно друга на 180 ., На векторной диаграмме (фиг,4) напряжения

U (t), UF(t) представлены соатветстВеНН0 Векторами Ч Vg, В первый палупериод потенциал точки а () является положительным, а потенциал точки о (q ) — отрица6 тельным, При этом открываются диоды

10 и 13, В этот палупериод напряжение между выходным выводом 14 и общим выходным выводом 16 равно

Uq(t)> 0, а напряжение между выходным выводам 15 и общим выходным выводам 16 равно U6 (t) 0.

Б следующий палупериод Ч <О, а

q >О. При этом закрыты диоды 10 и 13, а открыты диоды 11 и !2. В этот полупериод напряжение между выходным выводом 14 и общим выходным выводам 16 равно П6>0, а напряжение ме1кду выходным выводом 15 и общим выходным выводом 16 равно Uö ()(0. Затем цикл работы выпрямителя повторяется.

Таким образом, выпрямитель осуществляет двухполярное двухтактное выпрямление и напряжения на выходах выпрямителя равны по модулю друг другу и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления.

Возможны также варианты: входной вывод 1 подключить к фазе В, а входной вывод 2 — к фазе А источника питания; входной вывод 1 подключить к фазе С, а входной вывод 3 — к фазе А источника питания, Сопротивления 17 и 18 (Z » =27. а ), а также сопротивления 19 и 20 (Z, =27 ) могут быть чисто активными, индуктивными или емкостными или носить емкастный или индуктивный характер. При этом принцип работы устройства не изменяется.

5 12052

Работа выпрямителя по фиг.5 осуществляется следующим образом.

В первый олупериод потенциал точки q является положительным (при условии м 180 ), а потенциал точки 8 — отрицательным, Соответственно открыты диоды 10 и 13. В этот полупериод напряжение между выходным выводом 1ч и общим выходным выводом 16 равно Б (с)> О, а напряжение 10 между выходным выводом 15 и общим выходным выводом 16 равно J<(t)60, В следующий полупериод потенциал тачки а является отрицательным, а ,потенциал точк л о положительным. Со- 15 ответственно открыты диоды 11 и 12,,В этот полупериод напряжение между выходным выводом 14 и общим выход<ным выводом 16 равно U (t)>0 а напряжение между выходным выводом 15 2о

H общим выходным выводом 16 pciBHQ

U (r) 0, Необходимо отметить„ что напряжения U (t), U<(t) равны по величине и сдвинуты друг относительно друга на 180

На диаграмме (фиг.б) напряжения

U (t), Ug(t) представлены соответственно векторами Ч, V .

Таким образом, выпрямитель осуществляет двухполярное двухтактное выпрямление и напряжения на выходах выпрямителя равны по модулю друг другу и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления.

На Лиг.! приведена схема выпря35 мителя -- О, точка а совпадает с фазой А источника питания (см,фиг,8), работа выпрямителя аналогична описанной выше, Необходимо отметить, что при ы О, ес 4 60,м j 120, g ф 180 двух,полярное выпрямленное напряжение является одинаковым в течение периода, зависящим от соотношения значений активных сопротивлений выпрямителя и нагрузки.

При сс=О, Ф. = 60 pc = 120 или о м = 180 при бесконечной мощности источника питания в течение одного полупериода синусоидального напряжения на. сопротивлениях нагрузки выпрямленное напряжение равно фазному напряжению трехфазного источника питания, а в течение следующего полупериода — в зависимости от значения активного сопротивления выпрямителя и активного значения сопротивления нагрузки, т.е. несимметрично.

Формула.изобретения

1. Трехфазный двухполярный неуправляемый выпрямитель, содержащий три входных вывода для подключения трех фаз источника питания, первую цепочку из последовательно соединенных одинаковых по величине первого и второго комплексных сопротивлений, однофазный мостовой выпрямитель, выводы постоянного тока которого соединены с выходными выводами, отличающийся тем, что с целью улучшения массогабаритных показателей, повышения коэффициента мощности и качества выходного напряжения, в него введены вторая цепочка иэ последовательно соединенных одинаковых по величине третьего и четвертого комплексных сопротивлений, нулевой входной вывод для подключения нулевой точки источника питания и общий выходной вывод, соединенный с нулевым входным выводом, причем первая цепочка включена параллельно первому и нулевому входным выводам, вторая цепочка включена параллельно второму и третьему входным выводам, общие точки первого и второго, а также третьего и четвертого комплексных сопротивлений подключены к соответствующим выводам переменного тока мостового выпрямителя.

2, Трехфазный двухполярный неуправляемый выпрямитель, содержащий три входных вывода для подключения трех фаз источника питания, первую цепочку иэ последовательно соеди-, ненных первого и второго комплексных сопротивлений, однофазный мосто. вой выпрямитель, выводы постоянного тока которого соединены с выходными выводами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повьппения коэффициента мощности и качества выходного напряжения, в него введены вторая цепочка из последовательно соединенных третьего и четвертого комплексных сопротивлений, нулевой входной вывод для подключения нулевой точки источника питания и общий выходной вывод, соединенный с нулевым входным выводом, первая цепочка включена параллельно первому и второму входным выводам, 7 12052 а вторая — параллельно первому и третьему входным выводам, общие точки первого и второго, а также третьего и четвертого комплексных сопротивлений подключены к соответст5 вующим выводам переменного тока мостового выпрямителя, причем значения первого и третьего комплексных сопротивлений в два раза превышают значения соответственно второго и четвертого комплексных сопротивлений.

Э. Трехфазный двухполярный неуправляемый выпрямитель, содержащий три входных вывода для подключения трех фаз источника питания, первую цепочку из последовательно соединенных первого и второго комплексных сопротивлений, однофаэный мостовой выпрямитель, выводы постоянного тока которого соединены с выходными выводами, о т л и ч а ю-шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, повышения коэффициента мощности и качества выходного напряжения, в него введены вторая цепочка иэ последовательно соединенных третьего и четвертого комплексных сопротивлений, пятое и шестое комплексные сопротивления, нулевой входной вывод для подключения нулевой точки источника питания и общий выходной вывод, соединенный с нулевым входным выводом, все указанные комплексные соп42 8 ротивления соединены в две звезды, нулевые точки которых соединены соответственно с первым и вторым входными выводами переменного тока мостового выпрямителя, а свободные выводы попарно объединены и подключены к соответствующим входным выводам.

4. Выпрямитель по п.З, о т л и— ч а ю шийся тем, что первое, второе и третье сопротивления первой звезды выполнены в виде .емкости, резистора и индуктивности, значения которых равны соответственно р 1 2 . с(-240

2У sin- ; — P sin

Гз . к-12О

2у(вы

2 ( четвертое, пятое и шестое комплексные сопротивления второй звезды выполнены в виде резистора, индуктивности и емкости, значения которых равны, соответственно

2 .. с +180 . рС-601

sin — — —; 2 sin -=-

2 2 к+60

2) sin ——

2 где It — некоторая постоянная ф> О);

Ф- — начальная фаза, выпрямленного напряжения.

Фиг. 2

1205242

Фиг. 3

Vg

1205242

Фиг. б

1205242 4

Составитель E,Ìåëüíèêoâà

Редактор М.Циткина - Техред Л.Микеш. Корректор А.Обручар

Подписное

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

Заказ 8537/56 Тираж 645

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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