Трансформатор постоянного тока
(? I) 744344
ОПЙСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04,07.77 (21) 2508104 18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.80. Бю7лстснь Л?> 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.80 (51) Ч К„, з
6 01R 19/00
Н 01F 40/12
Государственный комитет (53) УДК 621 317 7 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитсл?.
A. А. Евликов и В. Ю. Федяев
Отдел изучения эксплуатации Всесоюзного электротехнического института имени В. И. Ленина на Волжской ГЭС имени XXI I съезда КПСС (54) ТРАНСФОРМАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА
Изоорстснис относится к элсктропзмср;1тел?пюй Tcx?IIII И з в с с ? и ь? T p B I I c <11 о р м а т О р ь? тока, содержащие два фсрромагнитных сердечника, источник переменного напряжения, диоды и нагрузку (1). Напрлхкснпс на нагрузке в таки.; устройствах имеет форму пульсирующего напряжения с отссчкои, т. с. с провалами напряженп51 до нуля в течение части периода. Наиболес близким по тсхпичсской сушности к предлагаемому является трансформатор постоянного тока, содержащий два фсррома!нитных сердечнш<а, первичные обмотки которых соединены последовательно-согласно, а вторичныс — последовательновстрсчно, источник переменного напряжения, диод, резисторы, выпрямительпь?й мост (2) Нсдостатком известных устройств явллстся наличие прова IQB Bo вторичном токе, что определяет большую часть его погрешности. Целью изобретения лгллстсл умспьшспис погрешности трансформатора постоя?шого тока путем устранения провалов во вторичном токе. Цель,ocTII! acTc?I тем, что в трансфор»;1торс, содержащем два фсрромагиптных сср7crIIII,ка с последовательно вк,? ючснными первичными и втори!1! ыми оботкамп, наг17 > зк>, BblIIP5ii%? IITcл!>нып мост, licTo IIIIII< I?cpci»eI1IIo! о sIai7p5I5I На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого трансформатора постоянного тока: па фпг. 2 — мапштныс состояния cepze»II»I на фиг. 3 — папряж С и П Л И Т 0 1< П В ". B P ?l I< T C P I I bl >; ТОЧКаХ C >< C M bl . Трансформатор постоянного тока содержит два Qeppoi??I! IIIITilbix сердечника 1, 2 с согласно-последовательно соед?шенным и первичными обмотками 3, 4 и вторичными 5, 6. Обмотка 6 имеет меньшее число вит)Г; 42 = — )((4 )г,(4) (2) 00 (J) ков, чем обмотка 5. К вторичным обмоткам 5, б подключена цспь, состоящая из нагрузки 7 и выпрямительного моста 8, источника переменного напряжения 9. В цепь источника напряжения 9 включен токоограш:чивающий резистор 10, а выпрямительный мост зашунтирован иа стороне выпрямленного напряжения тиристором 11, управляющий электрод которого подключен черсз рсзистор 12 и диод 13 к точке ссединс5(и5) вторичных обмоток 5, 6. Трансформатор работает следук)щим ооразом. Положим, что ссрдечшп<и 1 и 2 трансформатора постo51111)ol о токы имеют прямоугольные характеристики намяпшчиваш(я, а сопротивление нагрузки 7 — активное. Когда источник переменного иаиря)кения 9 отключен, в первичных обмотках 3, 4 имеется постоянный ток 1ы, входящий в обмотки. Как показано па фиг. 2, оба сердечника насыщены, à iix магнитное состояние характеризуется точками 0 I(2 x;)ð;)Kòåðifстиках намагничивания. Пусть в момент 4! включается источник исремсиногO напряжения 9. В соиротивлсIlII5IX 7, 10 и Втор Ici(I(>IX 063)OTKL)X i), 6 11051(3ляется возрастающий ток, который в сердечниках 1, 2 создает МДС, (lc!!(pi!13лс),иую встречно МДС перви шых оомоток 3, 4. При достижении вторичным током Величины (Г, 4, I„ Г 5 сердечник 1 выходит из иасыщеии.(и 1(i)c(J:— наст работать иа всртикальиом участке xiыраl<тсристики и!Iмягии )и13яиия В ус 1013)!51x равенств!) МЦС, ifpei»i гс ну((ды)и>иеЙи(с)!3 РОСТУ ВтОРИЧИОГО тОКа. ССРДСЧИИК 2 OCTc!CГС51 И ЫСЫIliСIIIIЪ(М, ТЯК Кc!К CГО ВTOj) И !Иc! Л О»в моп
МДС требуется больший вторичный ток. Магнитное состояние сердечников харяктсрпзустся точками 1 (фиг. 2). К 06! (c(OT( 1 7 siiletl — 4,()((+) -() (1) где Е/„з)п()(— ияиря)кение источника IIII таши 9. Напряжение источника питания превышает падение напряжения па сопротивлеIIH5iX 7, 10, II03TOM)4 и )п;,)я)(<еиис II;! обмотке 5 положительное (фиг. 3). К моменту tz индукция серд(.чника 1, име)ощего площадь поперечного сечения 5, получает положительное приращение 4> 1В = 1 Udl ) 0 1 (Г„.Ь, ) 4> и достигает пасьпцсиия (точка 2 It; фиг. 2). " (f)1! I)I) I!i TOK В>>З ) CTc! CT ДО ()(, !if Il!!II>i (Г, ! Г„. )О )5 2;") 3c) 3ы при которой имеет место равенство МДС ссрдсчиика 2. Сердечник 2 выходит из насыщения, а ссрдс шик 1 насыщается (Toi)f(;f 3 на фпг. 2) . Напряжсш(е> приложенное раисе к обмотке 0, теперь прикладывается к обмотке б: Us — ((sill (-4 I — 4д Ж + )х(о) О. (3) Через управляющий переход тирпстора 11 начинает протекать ток 4„,= . Тиристор U, R ° открывается и шуитируст источник питания. Положптельиос приращение I(((,TyKI>)(II сердечника 2 опрсделяется врсмсисм открытия ТИР ICTOj) cl (Л4 ) . Т!) K (<ЯК !3РСМЯ О! КР ЫТ((51 тиристоры несоизмеримо мало с периодом питающего напряжения, то весьма мяло и положительное приращение индукции сердечника 2 (точка 4 на фиг. 2). После открытия тиристора испасыщспиый сердечник 2 иачпиаст paooTa(I, В режиме обычного трансформатора тока до iex iiop, пока его рабочая точка 1(a характеристике иамагни«((i3aI31(si пс вернется в точку 3. Напряжение на обмотке 6 при этом рав— EIO U(> = — tzR>(О. Так как сердс ипп(2 полу (ил очень мало( иола)китсльиое )Ipl(pащеиис индукции, то и 13рсм51 сго pc)60TI>1 В рсжиме трансформ() ) Ор"., тока (L(() мало и соизмеримо с времс)i .-) От (Pf>(Tи51 TJIP(icTQP!1 (Л() . 1jc)CIIILICÍ(IÅ СсрдСЧИИКЯ 2, рабОтаВШЕ О и режиме Ij)BI(c(j)opMытора тока, приводит и Уi>(CÍÜIL(CI((lf0 13TOPIIc)IIOI 0 ТОКЯ;10 13C((I(i!) i! Ы ITj))J этом Tокс ВВОВь пасту )яс! рывспст),О МДС сердечника 1 ((ос(ни 2 иы (1)и(. 2). ТсПСРЬ 13 РежИМС тРапсфОРМЫГОРа ТОКс! НЯ i! иыст работап ссрд(чпик 1 Jf к его втор()(в иой обмотке 5 ириклядывасTcli отри пател!ИОС ПаПряжЕИИЕ U.c= — (24< -,. Иидукция сердечника получает отрицательное приращение, а рабочая точка иа характеристике иам i!i():чиваши сердечника 1 смещается !10 вертикальному участку вниз. В мо .,ICIIT > > Ill(Tc! IOLI1((1! r! !Ipl! iK(IIIIC у) tC) i f шастся до Jfy;15I и тиристор 11 з f!(pI,((3((CTc;f. Напряжение иа обмотке 5 в 1013» 01)f(ciii)l)ется уравнением (1), íî «ii;.>укц(и продол)КЫСТ i!;:Х!C((5(ТЬС51 В ОТЭИЦ()ТС !!>И, 10 CTOPOП так KBK до момсита ., ! („, sjiJ 4 < 4, (((; -)- Л„) li I!(i CTpc!.! (2) мсиьшC II>>151. 1>або>1!)5! TO IKc! CCp > C ei l((1 K c! 1 L) M O. ((CI IT () дости г il CT ТO>J E<)) 5 (фиг. 2). II;!чпиая (мо;cli i! („(Iàïðÿ)f 744344 4. В этот момент происходит кратковременное насыщение сердечника 1, соответствующий кратковременный выход из насыщения сердечника 2, открытие тиристора 11, далее работа сердечника 1 в режиме трансформатора тока до момента 16 и т. д. Таким образом, каждые полпериода питающего напряжения сердечник 1 намагничивается от источника питания и размагничивается первичным током. В течение всего времени втричный ток не изменяет направления и равен 1,=Id % „Лишь в моменты t2, t5 ... вторичный ток увеличивается до величины ,= — И W, на время, соизмеримое с временем включения тиристора. Обмотки 3, 4 имеют равное число витков, а обмотка 6 имеет на 5 —.10 /О витков меньше, чем обмотка 5, поэтому увеличение тока 12 происходит на соответству-. ющую величину. При отсутствии первичного тока сердечника 1 насыщен. Тиристор открывается в начале каждого полупериода и шунтирует источник питания. В нагрузке протекает малый ток холостого хода. Применение описанного трансформатора постоянного тока для питания цепей измерения, защиты и автоматики мощных преобразователей позволит существенно повысить точность и надежность в работе вторичных устройств. Кроме того, к сердечникам описанного трансформатора постоянного тока не предъявляются строгие требования прямоугольности характеристики намагничивания, что позволяет применять бо5 лее дешевые сорта стали. Формула изобретения Трансформатор постоянного тока, содержащий два ферромагнитных сердечника с 10 последовательно включенными первичными и вторичными обмотками, нагрузку, источник переменного напряжения и выпрямительный мост, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности, источник переменного напряжения подключен к вторичным обмоткам и нагрузке через введенный в устройство токоограничивающий резистор и выпрямптельный мост, к которому на стороне выпрямленного напряжения параллельно подключен дополнительно введенный в устройство тиристор, управляющий электрод тиристора через введенные в устройство диод и резистор подключен между согласно включенными вторичными обЯ МОТКаМИ, ПРИЧЕМ ЧИСЛО ВИТКОВ ВТорИЧНой обмотки, подключенной к катоду тиристора, меньше, чем число витков другой вторичной обмотки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кобылэцкп А. Трансформаторы постоянного тока по мостовой схеме. Изв. ВУЗов «Электромеханика», 1975, Х0 2, с. 126, рис. 1. 2. Белицкая М. С., Лиманов Е. А. Трансформаторы постоянного тока и напряжения. «Энергия», 1964, с. 14. 744344 7д г Ег sin в Рие.1 Сердец г 1 Реедечни с Рие. 2 (,гщ х(п вг е ; ; i cq g> f< Рие. Ю Составитель Ф. Цареградский 1(орректор Л. Орлова Текред В. Серякова Редактор Е. Караулова Заказ 770/4 Из,к № 31б Тираж 1033 Подписное НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д, 4,5 Т и и о г () а ф и я, и р. С а и ъ и о в а, 2
