Однофазный индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока

 

«4 ВОгезО

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А- Н-ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРШОМУ СВИДИТВЛЬ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено07.10.75 (21)2178761 с присоединением заявки № 242190 (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.04.7 8Бюллете (46) Дата опубликования описания2

2 (51) М. Кл.

Q 05 Р Э/06

Гааударатванный каинтат

Сааата Мнннатрав СССР аа дааам нзабрвтвннй и аткрытнй

Н 02 М 5/06 (53) УДК621.З16..72 (088.8) (72) Авторы А, К. Шидловский, А. Д. Музыченко, В. Г. Кузнецов, изобретения 10. ;. щихаилец, H. B. остовяк, B. ф. Буденный и А. В. Долгинцев

Институт электродинамики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) ОДНОФАЗНЫЙ ИНДУКТИВНО-ЕМКОСТНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИСТОЧНИКА НАПРЯЖЕНИЯ

В ИСТОЧНИК ТОКА

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических сетях многих отраслей народного хозяйства, например в системах электроснабжения, электротермии, питания оптических квантовых генераторов и т.п.

Известны устройства для питания алектрических нагрузок переменным током, величина которого не зависит от сопротивления нагрузки, на основе индуктивно-ем- тл костных преобразователей (ИЕП) источника напряжения в источник тока (1). Недостаъками этих преобразователей являются большие установленная мощность и габариты и низкие фильтруюшие свойства. 15

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является однофазный

ИЕП источника напряжения в источник тока, содержащий настроенные в резонанс на частоте питающей сети конденсатор и дрос хО ,сель, выполненный из двух последовательно соединенных частей, крайний вывод первой части которого подключен к первому питающему вводу, выводы второй части дросселя соединены с первыми выводами 25

2 конденсатора и нагрузочной цепи, вторые выводы которых соединены между собой и подключены ко второму питающему вводу (2J. Недостатком этого ИЕП является низкое качество электроэнергии из-за его низких фильтруюших свойств.. Для повышения качества электроэнергии в предлагаемом ИЕП первый вывод конденсаторной батареи соединен с крайним выводом второй части дросселя, первый вывод нагрузочкой цепи соединен с общим выводом первой и второй частей дросселя, а числа витков частей дросселя находятся в соотношении — 1, Л где К - порядковый номер фильтруемой гармоники;

- W< число витков первой части дросселя; 4l - число витков второй части дросселя;

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема описываемого ИЕП; на фиг. 2 — кривые зависимости тока наг60 9ао рузки в относительных единицах от частоты при постоянном сопротивлении нагрузки.

ИЕП состоит из резонансного контура, выполненного из дросселя с промежуточным отводом, делящим его на части Ю„и Ю подсоединенного к выводу питающей сети, и конденсаторной батареи С, соединенной одним выводом с нагрузкой Z > и вторым выводом питающей сети.

Части Ч „ и Ф/2 обмотки дросселя

10 взаимоиндуктивно связаны (M) и расположены на обшем магнитопроводе с воздушным зазором. ,цля стабилизации тока при изменении сопротивления нагрузки реактивные элементы схемы настроены в резонанс на частоте основной гармоники. Условие стабилизации имеет видю(„+L2+2) где ж- частота ъ 1 питающей сети.

Фильтруюшие свойства ИЕП определяются положением промежуточного отвода на обмотках дросселей. С этой целью количество витков части обмотки дроссепя с меньшей индуктивностью дпя любой К и гармо-, ники распределено обратно пропорционально 25

Квадрату фильтруемой гармоники. Количество витков части обмотки дросселя с большей индуктивностью bg определяется как разность между общим числом витков дросселя и числом витков части обмотки дрос- 30

cene c меньшей mHpysrHBHocrbm Ь

4 тоянном сопротивлении нагрузки, Из графика следует, что для всех высших гармоник, начиная с К =5, с увеличением порядкового номера гармоники, эффективность фильтрации в предлагаемом ИЕП возрастает более чем на 100% для широкого спектра частот, В случае наличия третьей гармоники в электрической сети переменного тока наиболее полное ее подавление происходит на резонансной и близкой к ней частотах.

Наблюдаемая эффективность фильтрации широкого спектра высших гармоник с уменьшением модуля комплексного сопротивления резонансной цепи.

Предложенный ИЕП выполняет две функции одновременно-фильтрацию высших гармонических и стабилизацию тока нагрузок, а применение в схеме взаимоиндуктивной связи между дросселями способствует уменьшению габаритов устройства.

Предлагаемый ИЕП выгодно отличается от прототипа, так как без дополнительно установленных фильтров высших гармоник обеспечивает высокое качество электрической энергии при питании чувствительных к появлению высших гармоник нагрузок, например при питании квантовых генераторов, электролизеров и т.п.>а снижение установленной мощности и уменьшение габаритов устройства дает существенную экономию в народном хозяйстве.

При соблюдении условий стабилизации

50 тока нагрузки и резонанса справедливо аи (ь,+ ь +2м) c=(.

Следовательно

%„;% =К -, — порядковый номер фильтруемой

55 где К гармоники.

На фиг. 2 приведены кривые зависимости К =й гармоники тока нагрузки от частоты дпя гармоник К =3,5 и 7 при пос60

Выражения для напряжений на емкостном Ос„ и индуктивном Ц „ элементах резонансного звена для К и гармоники имеют вид к

U *; U Кцц(1 +L +2M) I си КигС ьк 1 2 К

В то же время при условии полной фильт«40 рации К и гармоники напряжения U г и Ц находятся в прямой зависимости от ьк числа витков дросселя соответственно 4/2 и%4+ % 2.

Таким образом

U 2 2

+++ã

Ц 1 2 щ

«Кщу (l. +t +2M)C= " г ск- 2 формула изобретения

Однофазный индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока, содержащий настроенные в резонанс на частоте питаюшей сети конденса тор и дроссель, выполненный из двух после довательно соединенных частей, крайний вывод первой части которого подключен к первому питающему вводу, выводы второй части дросселя соединены с первыми выводами конденсатора и нагрузочной цепи, вторые выводы которых соединены между собой и подключены ко второму питаюшему вводу, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения качества электроэнергии, первый вывод конденсаторной батареи соединен с крайним выводом второй части дросселя, первый вывод нагрузочной цепи соединен с общим выводом первой и второй честей дросселя, а отношение чисел витков частей дросселя составляет г

%:W *К -1, z где К вЂ” порядковый номер фипьтруемой гармоники; число витков первой части дросселя;

60а93О

Р,МО

0 7б

У ЛЮ ESL F, r

Фиг. r"

Составитель Г. Рабинович

Техред 3. фанта Корректор М. Демчик

Редактор А. Пейсоченко

Заказ 1849/44 Тираж 1 033 П одпис ное

ЦНИИПИ Гофдарственного комитета Совета Министров СССР по дела м изо брет ени и и откры ти й

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ф - число витков второй части дросселя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Милях А. М. Волков И. В. Системы е неизменного тока на основе индукгивно-емкостных преобразователей. Киев, "1)аукова думка", 1974, с. 66, схемы 1, 3.

5 2. То же, схема 4.