Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

т™ т".и» тн:" . » е. »1», л сквя»

«i < с чс"" » ".» Р (е

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (11! 743140

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 240378 (21) 2593808/24-07 с присоединением заявки ¹

Н 02 М 7/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 250680 Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 280680 (53) УДК 621 314 .632 (088.8) К.К. Ещин, В.И. Заровский, Л.В. Кулагин, Ю.К. Розанов и A.Ã. Сорокин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобра.зовательной технике и может быть использовано в системах электропитания приборов и средств радиоэлектроники, автоматики и вычислительной техники.

Известны преобразователи трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащие шестифаэный вентильный мост и трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками в каждой фазе, причем одни обмотки соединены по схеме звезда, а другие по схеме треугольник, и их выводы подключены к соответствующим фазам вентильного моста (1) и (2).

Недостаток укаэанных преобразователей заключается в большом числе витков вторичных обмоток, большой амплитуде и невысокой частоте пуль- 2р саций выпрямленного напряжения.

Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий девятифаэный вентильный мост и трансформатор с 25 тремя трехфазными вторичными обмотками, подключенными одним выводом каждой фазы к вентильному мосту, при чем одна из вторичных обмоток соединена в звезду, а отпайка каждой фа-gp зы этой обмотки подключена к двум разноименным фазам вторичных обмоток (3) .

Недостаток такого преобразователя заключается в большом числе витков вторичных обмоток и в недостаточно высокой, для ряда случаев, частоте и большой амплитуде пульсаций выпрямленного напряжения.

Известен также преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, причем обмотки каждой группы соединены в звезду, а отводы обмоток одной группы через вентили подключены к соответствующим отводам .обмоток другой группы (4).

Такой преобразователь обеспечивает достаточно большую частоту и малую амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения.

Недостаток его заключается в большом числе витков вторичных обмоток.

Наиболее блиэким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий 3п-фаэный

743140

4ибо . E . (Х Эс1 з1и — и — — -) Я Зи 1и 6) 4 о. Х ..;„3tЛ

60 вентильный мост и трехфазный трансформатор, снабженный в каждой фазе одной основной и двумя соединенными одними концами дополнительными. вторичными обмотками, причем общая точка соединения дополнительных обмоток подключена к одному из концов основной обмотки, второй конец которой соединен с аналогичными концами основных обмоток других фаз по схеме звезда, а к каждому из других концов дополнительных обмоток подключена не совпадающая по фазе вспомогательная обмотка, включенная свободным концом в соответствующую фазу вентильного моста (5).

Недостаток указанного преобразователя заключается в большой амплитуде и невысокой частоте пульсаций выпрямленного напряжения, поскольку в этом преобразователе реализуется только двенадцатифазное выпрямление, что для ряда случаев может оказаться недостаточным.

Цель изобретения — снижение амплитуды и увеличение частоты пульсаций выпрямленного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что указанная вспомогательная обмотка выполнена с отпайкой, к которой подключен один конец цепочки, образованной тремя дополнительно введенными вспомогательными обмотками, соединенными последовательно, а второй конец цепочки подключен к соответствующей фазе вентильного моста, причем фазы дополнительно введенных вспомогательных обмотск чередуются и соответствуют фазам основной и дополнительной обмоток, число витков дополнительной обмотки равно

2wo з 2ЗС уз Зи число витков первой вспомогательной обмотки равно аи о К Х К

sin — сов — - — ) у Зи,б Зи! число витков этой обмотки между отпайкой и одним из концов равно число витков дополнительно введенной вс помог ат ел ьн ой обмотки, сов падающей .по фазе, с основной обмоткой, равно

4<.О о; X . (2к+ Л)Х Х чисфо витков дополнительно введенной вспамогательной обмотки, совпадающей по фазе с дополнительной обмоткой, рав но

4(uo, зс (2к+4)3t

Оsln — со5 где 6n — частота пульсации за период;

tuо — число витков основной обмотки, На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема преобра,зователя; на фиг. 2 — векторная диа грамма.

Преобразователь содержит 3п-фазный вентильный мост 1 и трехфазный трансформатор 2 с основными вторичными обмотками 3, 4, 5 по одной в каждой фазе а,в,с, дополнительными вторичными обмотками 6-11 по две в каждой фазе и вспомогательными вторичными обмотками 12 — 19, (12 -19 ), (12"-19") по 2п-6 в каждой фазе. Основные обмотки соеди(лены в звезду, а их выводы подключены к соответствующим фазам вентильного моста 1. К тем же выводам подключены одни выводы дополнительных обмоток двух других )5 фаз 6 и 7, 8 и 9, 10 и ll соответственно. К другим видам дополнительных обмоток подключены вспомогательные обмотки 12 и 13, 12 и 13, 12" и 13 свободные выводы которых подключены

Щ к соответствующим фазам вентильного моста. К отпайкам вспомогательных обмоток 12 и 13, 12 и 13, 12 и 13 подключены последовательно соединенные между. собой вспомогательные обмотки 14, 16, 18 и 15,.17, 19; 14, 16, 18 и 15, 17, 19 ; 14", 16", 18 и 15", 17 ", 19" соответственно.

Выводы каждой вспомогательной обмотки, совпадающей по фазе с дополнительной, подключены к соответствующим фазам вентильного моста 1.

Число витков дополнительной обмотки выбирается из соотношения

2wo LX Я Зи

Число витков первой вспомогательной обмотки равно

4wo X (К JL

min — соз — — —, уз Зи 6 Зи)

Число витков этой обмотки между отпайкой и одним из концов определяется из соотношения

Число витков дополнительно введенной вспомогательной обмотки, совпадающей по фазе с основной обмоткой, выбирается из соотношения

4 Wo . Х, ((2к- Л)3 у1 з n — 1 -1 —

V> î Зп (n 6) Число витков дополнительно введенной всп эмогательной обмотки, сов падающей по фазе с дополнительной обмоткой, определяется из соотношения

<> 9 п о (2К+л Х где 6n — частота пульсации за период, Оу — число витков основной обо мотки, Подключение вспомогательных вторичных обмоток при соот етствующем выборе n и соответствующем выборе числа витков каждой обмотки обес (43140 — U ((- сов — )

Л

2 о(6n) 10 где U — амплитудное значение выпрямленного напряжения.

При соответствующем выборе п можно получить достаточно большую частоту и достаточно малую аМплитуду пульсаций.

На векторной диаграмме точки, соответствующие напряжениям на выводах основных и вспомогательных обмоток, подключенных к вентильному мосту 1, лежат на одной окружности и делят ее на Зп равных частей. При нечетном и каждая точка, напрмер А, с двумя .противолежащими наиболее удаленными точками, например М и N, дает два результирующих равных напряжения наибольшей величины АМ и AN (часть из них показана штриховыми линиями).

Таким образом получается система из Çn вектором, повернутых друг 30 относительно друга на угол — и

JC

3п представляющих собой одинаковые по амплитуде напряжения, сдвинутые по фазе на соответствующие углы. 35

При четном и каждой точке A соответствует одча диаметрально противбположная точка, и число результирующих напряжений уменьшится вдвое, что приводит к уменьшению частоты и щ увеличению амплитуды пульсаций. Поэтому целесообразно выбирать и нечетным.

Преобразователь работает следующим образом.

На протяжении первой 1/б и части периода, когда в середине этой части напряжение на фазе а равно нулю, напряжение фазы в — отрицательно,. а фазы c — положительно, выпрямленное напряжение определяется напряжениями последовательно включенных.обмоток: 14 -12 (до отвода)

8-4-5-10-12" (до отвода) — 14" (вектор ВЙ на фиг. 2).. В конце этой части периода обмотка 14 отключается, а обмотка 12 включена до точки подключения ее к вентильному мосту (вектор ST на фиг. 2). При дальнейшем изменении напряжения, на протяженииследующей 1/б и части периода, подключаются обмотки 16" и 18 (век- 60 втор TU). Затем включаются обмотки

4-5-10-12 " (до отвода) -14 -16 — 18 (вектор UV), затем — обмотки 4-3-7-13 (до отвода) — 15-17-19 (вектор VW) и т.д.

Формула изобретения . о 3 ЗР о э(р— число витков первой вспомогательной обмотки равно

4 î 3t / д

S« — co> ——

13 3 1 (6 3„) (печивает создание одинаковых по амплитуде напряжений, сдвинутых по фазе на одинаковые углы. При этом частота пульсаций выпрямленного нагряжения составляет б nf, где f — частота напряжения в первичной обмотке трансформатора. Амлпитуда пульсаций выпрямленного напряжения составляет

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства заключаются в том, что частота пульсаций выпрямленного напряжения получена достаточно большой (при соответствующем выборе n) и амплитуда пульсаций достаточно малой, что значительно упрощает задачу последующей фильтрации, особенно при больших токах нагрузки.

Усложнение конструкции трансформатора окупается существенным уменьшением емкости конденсаторов фильтров. Увеличение числа диодов вентильного моста не является недостатком, так как мощность, рассеиваемая каждым диодом, соответственно уменьшается. Кроме того, такая схема более устойчива в случае выхода из строя одного из диодов (при отказе типа обрыв ), так как пульсации при этом возрастают незначительно.

Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий Çn-фазный вентильный мост и трехфазный трансформатор, снабженный в каждой фазе одной основной и двумя соединенными одними концами дополнительными вторичными обмотками, причем общая точка соединения дополнительных обмоток подключена к одному из концов основной обмотки, второй конец которой соединен с аналогичными концами основных обмоток других фаз по схеме "звезда, а к каждому иэ других концов дополнительных обмоток подключена не совпадающая по фазе вспомогательная обмотка, включенная свободным концом в соответствующую фазу вентильного моста, отличающийся тем, что,с целью снижения амплитуды и увеличения частоты пульсаций выпрямленного напряжения, указанная вспомогательная обмотка выполнена с отпайкой, к которой подключен один конец цепочки, образованной тремя дополнительно введенными вспомогательными обмотками, соединенными последовательно, а второй конец цепочки подключен к соответствующей фазе вентильного моста, причем фазы дополнительно введенных вспомогательных обмоток чередуются и собтветствуют фазам основной и дополнительной обмоток, число витков дополнительной обмотки равно

143140

4 a

Ы вЂ” sin — — — ) Я Эп п 6)

ФигЛ число витков этой обмотки между отпайкой и одним из концов равно число витков дополнительно введенной 5 вспомогательной обмотки, совпадающей по фазе с основной обмоткой, равно

Число в итков дополнительно вв еде иной вспомогательной обмотки совпадающей по. фазе ..с дополнительной обмоткой, Равно, 4 х (a <)a

sin — со G Эп Sn где 6 n — частота пульсации за период; жо — число витков основной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Векслер Г.С. и др. Электропитание радиоустройств, Техника, Киев, 1966, c. .191.

2. Патент США Р 2759140, кл, 321-27, 1955.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 502460, кл. Н 02 М 7/06, 1976.

4. Авторское свидетельство СССР

9 504281, кл. Н 02 М 7/06, 1976.

5. Авторское свидетельство СССР

Р 598198, кл. Н 02 М 7/06, 1975.

М И

Составитель Л. Устинкина

Редактор Н. Горват ТехредЖ. Кастелевич Корректор И. Муск а

Заказ 3628/18 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

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

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