Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

т

l I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 3001.78 (21) 2573214/24-07 (51)М. КЛ.

2 с присоединен ием заявки ¹ (23) Приоритет

Н 02 М 7/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 250680. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 280680 (H) УДК 621 . 314 ° .632(088.8) (72) Авторы изобретения

P.Õ. Бальян, Л.И. Лейкин и A.Ï. Федоров (71) За яв ител ь (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к технике выпрямления сильных токов и предназначено преимущественно для питания постоянным током мощных потребителей на подвижных объектах, имеющих трехфаэные сети, соизмеримые по мощности с этими потребителями.

Для снижения искажающих воздействий выпрямителя на форму кривой сете.

soro напряжения выпрямительные устройства (ВУ) выполняют с большей эквивалентной фазностью выпрямления (с числом пульсаций эа период тв не менее.12), чем при питании от сетей бесконечной мощности .

Известны трансформаторные схемы

m-фазного выпрямления (m + 12) с параллельным или последовательным включением выпрямительных мостов, на входы которых подаются системы равноамплитудных трехфазных на". ряжений, сдвинутые относительно друг друга на угол aL (1) .

Однако применение трансформаторных ВУ для питания мощных потребителей оказывается невозможным на подвижных объектах в условиях жестких ограничений по массе и габаритам аппаратуры иэ-эа значительной установленной мощности трансформаторов (P Ъ 1,05 Pd, где Pd — мощность нагрузки).

Существенный выигрыш с точки зрения массо-габаритных показателей дает применение автотрансформаторных многофаэных Ву, в частности, с фазосдвигающим трансформатором (ФТ), работающим в автотрансформаторном режиме (2) .

ФТ таких устройств также формирует системы рав ноамплитудных трех. фаз ных напряжений, сдвинутые относи15 тельно друг друга на угол с(.и подаваемые на входы выпрямительных-мостов, работающих в параллель через катодные и анодные уравнительные реакторы.

20 Первичные и вторичные обмотки от таких ВУ электрически связаны между собой, что позволяет говорить-об ав тотрансформаторном режиме работы ФТ и объясняет .существенный выигрыш в

25 установленной мощности таких устройств по сравнению с чисто трансфор маторными (приблизительно в 2,5 раза) .

Прототипом изобретения является преобразователь переменного напряже743139 ния в постоянное, содержащий два выпрямителя,параллельно соединенных по выходу, и фазосдвигающий трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к входйым выводам для подключения фаэ питающей сети и вторичР

5 ной, выполненной в виде двух трехфазных полуобмоток, к одной из которых подключен вход одного выпрямителя, а к другой — вход второго выпрямителя (3) . !

О

В этом устройстве по одним полуобмоткам вторичной обмотки каждой фазы

ФТ протекают токи, опережающие иа угол 75 напряжения на зажимах этих обмоток, а по-другим — отстающие.от напряжений на такой же угол 75О. Таким образом осуществляется взаимная компенсация реактивных мощностей во вторичных полуобмотках ФТ и по их первичным обмоткам протекает практически активный ток.

При этом резко снижается мощность первичных обмоток и установленная мощность ФТ, а также существенно уменьшается влияние параметров первичных обмоток (в первую очередь ин- 25 дуктивности рассеяния Х ) на амплитудный разбаланс формируемых трехфаэных систем напряжений и соответственно на качество потребляемой и отдаваемой энергии. 30

В отличие от чисто трансформаторных ВУ и многофазных автотрансформаторных ВУ с ФТ.выходное напряжение

Б,) не может выбираться разработчиком, а однозначно связано с напряжением сети Uz<. Вышерассмотренное ВУ обеспечивает, например, в режиме m = 12 х 1,4 Up .(при Ugc — 380В, Up=5808)

В то же время величина мощности в нагрузке, относящаяся к числу важнейших тактико-технических данных изделий, тесно связана с выходным напряжением ВУ. Поэтому требуется получение иных величин выпрямленного напряжения, отличающихся от выходного напряжения вышерассмотренного Ву на 45

15-20%.

Невозможность получения как меньших, так и больших величин выпрямленного напряжения при неизменном напряжении сети является недостатком Я) этого устройства.

Цель изобретения — получение изменяемого выходного напряжения при неизменном входном напряжении.

Это достигается тем, что в преобразовФгеле переменного напряжения в постоянное, содержащем два выпрямителя, параллельно соединенных по выходу, и фаэосдвигающий трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к входным выводам для ® подключения фаз питающей сети, и вторичной, выполненной в виде двух трехфаэных полуобмоток, к одной из которых подключен вход одного выпрямителя, а к другой †.вход второго выпря- 65 мнтеля, первая и вторая полуобмотки подключены к соответствующим выпрямителям одноименными выводами, каждый из других выводов одной полуобмотки подключен к соответствующему выводу для подключения опережающей по отношению к фазе первичной обмотки фазы питающей сети, а каждый иэ других выводов в.торой полуобмотки подключен к соответствующему выводу для подключения отстающей по отношению к фазе первичной обмотке фазы питающей сети.

При получении повышенного выходного напряжения к выводам для подключения фаз питающей сети каждая иэ полуобмоток подключена началами, а при получении пониженного выходного напряжения — каждая иэ полуобмоток подключена концами.

Например, в трехфазной системе напряжений питающей сети БА, U>, ()с по отношению к фазе A опережающей и отстающей (на угол 120 эл.град.) фазами являются фазы С и В, соответственно по отношению к фазе  — аналогично фазы А и С и по отношению к фазе

С вЂ” аналогично фазы В и A.

Если у такого преобразователя начала полуобмотох каждой фазы ФТ подключить к фазам сети, то выходное напряжение получается выше, чем у прототипа.

Если у такого преобразователя концы полуобмоток каждой фазы ФТ подключить к фазам, то выходное напряжение получается ниже, чем в прототи-. пе.

На фиг. 1 предста%лен вариант выполнения преобразователя переменного напряжения в постоянное с повышенным выходным напряжением; на фиг. 2 вариант выполнения преобразователя с пониженным выходным напряжением.

Устройство содержит трехфазный фазосдвигающий трансформатор (ФТ) 1, 2 и 3 (на общем сердечнике или групповой), выпрямители 4 и 5 (например, два трехфазных выпрямительных моста) и два уравнительных реактора б и 7.

Первичные обмотки ФТ соединены звездой и подключены к фазам питающей сети, к началам (а в устройстве на фиг. 2 к концам) одних вторичных полуобмоток подключены фазы напряжения питающей сети, опережающие на

120 эл.град. фазы, подключенные к началам соответствующих первичных обмоток. Концы этих полуобмоток (а в устройстве на фиг. 2 начала) подсоединены ко входу первого выпрямителя

4. K началам (а в устройстве на фиг, 2 к концам) других вторичных полуобмоток подключены фазы напряжения питающей сети, отстающие на

120 эл. град. от фаз, подключенных к началам соответствующих первичных обмоток. Концы этих полуобмоток (а в устройстве на фиг. 2 начала) подсоединены ко входу второго выпрями-.

743139

2О формула изобретения

4О

5О теля 5). Устройство в целом обеспечивает режим m — фазного выпрямления, оба выпрямителя, как и в известном устройстве работают в параллель через два уравнительных реактоm. ра в -фазном режиме выпрямления

2 (последовательное включение выпрямителей в многофаэных автотрансформаторных схемах неосуществимо).

ФТ устройство (см. фиг. 1) формирует две системы равноамцлитудных трехфазных напряжений А, В, С и

A, В, С, сдвинутые относительно друг друга на угол д- и подаваемые на входы выпрямительных мостов, но по амплитуде больше, чем формируемые ФТ в прототипе, так как здесь фазные напряжения питающей сети геометрически складываются с напряжениями вторичных полуобмоток под углом+60 эл.град. Соотношение ампли-. туд складываемых напряжений для щ-12 равно 2,74, а выходное напряжение такого преобразователя получается выше, чем у прототипа. Так, для двенадцатифазного режима выпрямления (с(. — 30 ) в предлагаемом устройстве

Ug = 1,65 Плс.

ФТ устройства (см. фиг. 2) также формирует две системы равноамплитудных трехфаэных напряжений A, В, C и й", В", С с соответствующим угловым сдвигом, но по амплитуде меньше, чем формируемые ФТ в прототипе, так как здесь фазные напряжения питающей сети геометрически складываются с напряжениями вторичных полуобмоток под углом 120 зл.град.

Соотношение амплитуд складываемыми напряжений для m — 12 равно 3„74, а выходное напряжение такого устройства получается ниже, чем в устройстве на фиг. 2. Так, для двенадцатифаэного режима выпрямления (d — 30О) обеспечивается Ug = 1,2 U„ .

В обоих рассмотренных вариантах

lIo одной полуобмотке каждой вторичной обмотки ФТ протекает ток, опережающий напряжение на зажимах, а по другой — отстающей от напряжения на такой же угол (при m — 12 +75 для

ВУ на фиг. 1 и +105 для Ву иа фиг,2), и таким образом обеспечивается компенсация реактивных мощностей во вторичных обмотках ФТ. По первичным обмоткам протекают практически активные токи, и суммарная установленная мощность ФТ получается минимально возможной.

Таким образом, с помощью предлагаемого построения многофазных преобразователей можно получить иные, чей в прототипе значения выпрямленного напряжения П = 1,2 и 1,6 U для которых массогабаритные характеристики устройства получаются минимально возможными, а КПД-максимальным. Для сравнительной характеристики прототипа и заявляемого устройства следует добавлить, что величину выпрямленного напряжения в прототипе можно изменить путем использования в нем дополнительных автотрансформаторов, но это значительно увеличивает установленную мощность

ВУ, снижает КПД, что в условиях жестких ограничений массо-габаритных параметров изделий на подвижных объектах неприемлемо. Так, например, для питания некоторых мощных генераторных устройств требуется постоянное напряжение Р х450В, при наличии питающей сети 380В, 50Гц. При использовании прототипа с дополнительным трехфаэным АТ установленная мощность будет равна 0,24 Р1. Устройство (см. фиг. 2) помимо увеличения КПД снижает установленную мощность до

0,21 Р,1 (т.е. ка 12,5Ъ).

1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий два выпрямителя, параллельно соединенных по выходу, и фазосдвигающий трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к выводам для подключения фаэ питающей сети., и вторичной, выполненной в виде двух трехфаэных полуобмоток, к одной из которых подключен вход одного выпрямителя, а к другой — вход второго выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью получения изменяемого выходного напряжения при неизменном входном напряжении, первая и вторая полуобмотка подключены к соответствующим выпрямителям одноименными выводами, каждый из других выводов одной полуобмотки подключен к соответствующему выводу для. подключения опережающей по отношению к фазе первичной обмотки фазы питающей сети, а каждый иэ других выводов второй полуобмоткн подключен к.соответствующему выводу для подключения отстоящей по отношению к фазе первичной обмотки фазы питающей сети.

2. Преобразователь по и. 1, о т личающийс я тем,что,с целью получения повышенного выходного напряжения, к входным выводам для подключения фаэ питающей сети каждая иэ полуобмоток подключена началами.

3. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью получения пониженного выходного напряжения, к входным выводам для подключения фаз питающей сети каждая из полуобмоток подключена концами.

743139

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Полупроводниковые выпрямители.

Под ред. Ф,H. Ковалева и др. М., Энергия, 1967, с. 103-110..2. R. Lappe Stromrichter, VerIag-Technic, BerIin, 1958, с.280

3. Авторское свидетельство СССР

М 470047, кл. Н 02 М 7/20, 1975.

743139

Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ 3480/48

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

Составитель Ji Устинкина

Редактор В. Фельдман Техред Н.Бабурка Корректор М. Пожо