Индуктивный делитель тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистическии

Республик (11) 6Ст4089 (6l) Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлено 03.10.75 (21)2177573/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04.78. бюллетень №1 (45) Дата опубликования описания 04.04.78

2 (51) М. Кл.

Н 02 М 1/00

Гасударственный номитет

Совета Министров СССР ва делаи изобретений и открытий (53) УДК 621.314.,57(088.8) (72) Авторы изобретения

М. E. Гольдштейн и П. Н. Сенигов (7l) Заявитель

Челябинский политехнический институт им, Ленинского комсомола (54) ИНДУКТИВНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ ТОКА

Изобретение относится к элементам схем ° преобразования электрической энергии и нредназначено для обеспечения равномерного де» ления токов между параллельно включенными ветвями статических преобразователей. 5

Известны индуктивные делители тока, выполненные по схеме с короткозамкнутым витком Pl) и(2). Наиболее близок преапегаемому делитель, содержащий в каждом плече магнитопроводы, число которых равно чи=лу 10 параллельных ветвей, и на каждом магнито4 проводе две обмотки. При этом первые обмж ки всех магнитопроводов включены в разные параллельные ветви, а все вторые обмотки соединены между собой последовательно и l5 согласно, образуя короткозамкнутый контур 2 (.

Недостатком известного делителя являет» ся наличие в его магнитопроводах постоянной составляющей намагничивающей силы. 20

Она появляется так как токи параллельных ветвей содержат как переменную, так и пос» тоянную составляющую, а в короткозамкнутом контуре протекает только переменная составляющая тока, величина которого рав 25 на среднеарифметическому значению токов всех параллельных ветвей, в результате чего в каждом магнитопр,оводе и .: остается нескомпенсированной постоянная составляющая намагничивающей силы. Чтобы она не насыщал& магнитопроводы делителя их вы полняют с немагнитным (обычно воздушным) зазором, Зазор увеличивает магнитное сопротивление магннтопроводов и для получения требуемых иидуктивностей обмоток делителя приходится применять магнитопроводы больших габаритов. При этом габариты делителей также получаются большими, а сами делители неконструктивными.

Мелью изобретения является уменьшение габаритов делителя.

Для достижения этой цели в индуктивный делитель тока, содержащий магнитопроводы, число которых равно Числу параллельных вет вей, и на каждом магнитопроводе две обмоз ки, при этом первые обмотки всех магнит проводов включены в разные параллельные ветви, а все вторые обмотки соединены между собой последовательно и согласно, образуя короткозамкнутый контур, введены

604099 параллельно соединенные между собой диод и конденсатор, которые включены и в короткозамкнутый контур делителя, так, что анод диода соединен с концом одной второй обмот ки. 5

Это обеспечивает присутствие в короткозамкнутом контуре не только переменной составляющей тока равной среднеарифмети ческому значению токов всех параллельных ветвей, но и его постоянной составляющей.

В результате в каждом магнитопроводе компенсируется постоянная составляющая намегиичивающей силы, обусловленная током соответствующей параллельной ветви. Насыщения магнитопроводов не происходит и их мож-".5 но выполнять без немагнитного зазора. Поэтс му становится возможным получить требуемые значения магнитных сопротивлений магнитолроводов делителя, а следовательно и индуктивностей егo обмоток при габеритах О магнитопроводов, а значит и делителя в целом, значительно меньших чем в известных делителях.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема индуктивного делителя тока между четырьмя параллельно включенными ветвями; на фиг, 2 — кривые изменения во времени тока одной из параллельных ветвей, тока короткозамкнутого контура, разности этих токов, образующей намагничивающий ток мегнитопроводе и напряжения на конденсаторе.

Индуктивный делитель тока содержит магнитопроводы 1, число которых равно числу параллельных ветвей, и на каждом магнитопрс воде две обмотки 2 и 3, причем обмотки

2 включены в разные параллельные ветви, а обмотки 3 соединены в короткоэамкнутый контур последовательно и согласно, диод 4 и конденсатор 5, пералле™ьно соединенные между собой и включенные в этот же короткозамкнутый контур, причем анод диода 4 соединен с кондом одной из обмоток 3, При протекании токов в параллельных ветвях B короткозамкнутом контуре также

45 появляется ток, величина которого равна среднеарифметическому от величин токов всех параллельных ветвей. Если токи параллельных ветвей равны между собой, что ве50 личина тока в короткозамкнутом конутере равна величине этих токов. Поэтому ток короткозамкнутого контура не оказывает реакции на обмотки 2, В случае неравенства токов параллельных ветвей между собой, 55 ток, короткоэамкнутого контура отличается по величине от токов параллельных ветвей.

Поэтому он оказывает реакцию на обмотки

2 и в этих обмотках наводится ЭДС взаимоиндукции. Если в одной из обмоток 2 величи, на тока превышает величину тока короткозамкнутого контуре, то разница ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции положительны, что приводит к снижению тока в этой ветви. Если же в ней величина тока меньше величины тока короткозамкнутого контура, то разница отрицательна, что приводит к увеличению тока в этой ветви. Процесс возникновения

ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции идет во всех обмотках 2 делителя, что способсч вует выравниванию токов в параллельных ветвях.

На фиг. 2 кривая 6 изображает изменение во времени тока одной из параллельных ветвей, кривая 7 - изменение во времени токе короткозамкнутого контура; кривая 8 - изменение во времени тока намагничивания, полученного как разность токов изображенных на кривых 6 и 7, кривая 9 — изменение во времени напряжения на конденсаторе 5.

Расхождение кривых 6 и 7, иэ соображения большей отчетливости рисунка, взято завышенным, С появлением тока в обмотках 2 появляется ток и в короткозамкнутом контуре, Но из-за разницы этих токов ток короткозамкнутого контура проходит через ноль раньше, чем ток обмотки 2 становится равным нулю. В момент изменения направления тока в короткозамкнутом контуре диод 4 закрь вается и ток протекает через конденсатор

5, начиная его заряжать. В момент прекращения тока в обмотках 2 ток в короткозамкнутом контуре перестает нарастать. Магнитная энергия, имеющаяся к этому моменту времени в магнитной системе делителя, начинает переходить в энергию электростатического поля конденсатора 5. В момент окончания этого процесса намагничивеющий ток и ток в короткозамкнутом контуре меняют направление,и начинается гроцесс обратного перехода энергии электрического поля конденсатора 5 в магнитную энергию делителя.

Так как направление токе в короткозамкнутом контуре изменилось, то конденсатор ,/ начинает разряжаться, Когда напряжение не конденсаторе 5 достигает нуля, ток в короткозамкнутом контуре отличен от нуля и продолжает протекать в ту же сторону, что и прежде. Поэтому конденсатор должен продолжать перезаряжаться, а напряжение на нем должно изменить знак. Однако параллель но с конденсатором включен диод, который при этом открывается и энергия, запасенная в магнитной системе делителя, рассеивается в короткозамкнутом контрре с постоянной времени, определяемой его индуктивностью и активным сопротивлением. Немагничивающий ток и ток короткоземкнутого контура начинают уменьшаться. В момент очередного появления тока в обмотках 2

604099 намагничивающий ток быстро уменьшается. В момент равенства его нулю ток в короткоземкнутом контуре равен току в рассматриваемой параллельной ветви и с этого момента времени электромагнитные процессы в предлагаемом делителе повторяются.

Как видно из кривых на фиг, 2 ток рассматривеемой параллельной ветви и ток к . роткозамкнутого контура близки между собой и содержат как переменные, так и с постоя +-щ ные составляющие. Кроме того, ток намагничивания за период меняет знак, а это означает, что происходит перемегничивениеь мегнитопроводов делителя. Материал магнитопроводов работает на полных циклах кр ts вой намагничивания, а на котором мегнич ная проницаемость материала наивысшая.

Таким образом, во-первых, за счет почти папной компенсации постоянной составляющей тока немегничиванйя, и во-вторых, зе счет 20 дополнительного перемегничивания мегнитопровода делителя удается получить требуемое магнитное сопротивление, а следователь

I но и индуктивность обмоток делителя при малых его габаритах.. 25

Использование новых элементов — диода и конденсатора - выгодно отличает предлагаемый индуктивный делитель от прототипа, так как почти полностью ликвидируется постоянная составляющая намагничивающей сильЛО в магнитопроводах, а также материал маг нитопроводов работает на полных циклах кривой намагничивания, при работе на которых магнитная проницаемость материала неивысшая. В результате будут снижены З5 габариты отдельных мегнитопроводов, а следовательно делителя в целом, что приведет к экономии материалов. Кроме того, уменьшение габаритов делителя приведет к увеличению его конструктивности и создает предпосылки к упрощению конструкции силовых шкафов статических преобразователей.

Формула изо бретения

Индуктивный делитель тока между параллельно включенными ветвями одного плеча статических преобразователей, содержещшi мИгнитопроводы, число которых равно числу параллельных ветвей, и на каждом мегнитопроводе чо две обмотки, при этом первые обмотки включены каждая в одну из параллельных ветвей, а все вторые обмотки со динены между собой последовательно и согласно, образуя короткозамкнутый контур, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, в короткоземкнутый контур включены параллельно соединенные диод и конденсатор, причем анод диоде соединен с концом одной из вторых обмоток, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Некоторые вопросы происводства и

HpNMeEeHBQ средств силовой преобразовательной техники в народном хозяйстве. Всесоюзная конференция, Москва 1968, секция 11 вып. 2, с. 21-27.

2. Быков Ю. М., Шипилло B. П. Исследование индуктивных схем выравнивания токов параллельно включенных вентилей. Электричество, № 7, 1968, с.. 67-72.

604099

Составитель Ю. Андреев

Редактор А. Маркович Техред К. Гаврон Корректор А, Гриценко

Заказ 2116/46 j Тираж 892 Подписное

ЦНИЙПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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