Преобразователь переменногонапряжения b постоянное

 

е., ° 4p Еюе бь@ " Я

СПИ "%

» 794697

Саоз Советских

Соыиалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2706253/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (51) М. Кл.з

Н 02 М 7/06

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Г. Соколов и В. Н. филатов (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может найти применение в мощных выпрямительных установках для питания низковольтных сильноточных потребителей постоянного тока — гальванических и электролизных ванн, аккумуляторных батарей и т. д.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное, выполненный по схеме звезда — шестифазная звезда с однофазной компенсационной обмоткой с числом витков, равным числу витков фазы вторичной обмотки, и подключенной началом к общей точке соединения вентиля и вторичной обмотки одной фазы и концом— к общей точке соединения вентиля и вторичной обмотки смежной фазы 11).

Наиболее близким к предложенному преобразователю является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий вентили и трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду и подключенной к входным выводам, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из которых соединена в прямую, а другая — в обратную звезды, причем вторичные обмотки объединены в шестифазную звезду, нулевая точка которой подключена к одному из выходных выводов, к каждому из ее концов подключен

2 вентиль, а между каждыми двумя обмотками смежных фаз включена компенсационная обмотка (2).

Однако эти преобразователи имеют знаб чительную установленную мощность.

Целью изобретения является снижение установленной мощности.

Это достигается тем, что в преобразователь переменного напря>кения в постоян10 ное, содержащий вентили и трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду и подключенной к входным выводам, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из которых соединенав прямую, а другая — в обратную звезды, причем вторичные обмотки объединены в шестифазную звезду, нулевая точка которой подключена к одному из выходных выводов, к каждому из ее концов подключен

2о вентиль и между ка>кдыми двумя обмотками смежных фаз включена компенсационная обмотка, дополнительно введен трехфазный уравнительный реактор, начала обмоток которого объединены в общую точку, подключенную к другому выходному выводу, а каждый из ее концов подключен к двум вентилям, первый из которых соединен с одним из концов обмоток указанной шестифазной звезды, а второй — с одз0 ним из начал обмоток этой звезды. ас

4 уравнительным реактором 12, к фазным обмоткам которого прикладывается разность мгновенных значений выпрямленных напряжений соответствующего из трех двухфазных выпрямителей и результирующего на выходе преобразователя.

Благодаря описанному трижды двухфазному режиму работы преобразователя проводимость вентилей в нем составляет по

180 эл. град., т. е. в любой момент времени в проводящем состоянии находится три вентиля. Соответственно в три раза снижается и среднее значение тока через каждый вентиль по сравнению с прототипом, где каж-!

15 дый вентиль находится в проводящем состоянии по 60 эл. град. (см. фиг. 2а).

Однако режим токораспределения по вторичным обмоткам 3, 4 благодаря наличию компенсационных обмоток оказывает„;О ся существенно отличным от известных схем трижды двухфазных преобразователей 12).

Рассмотрим работу одного из треугольников агс4Ь8.

Допустим, что в момент to начинает работать фаза а> и работает вентиль 6 (см. фиг. 1).

Поскольку встречно-параллельно фазе а8 оказываются подключенными согласно3р последовательно между собой соединенные фазы с4, Ь8, происходит перераспределение ! 4 тока — по этим обмоткам в соотношении з

В момент времени t! происходит выравнивание напряжений на вторичных обмотках а8 и с4. Обе обмотки работают парал4О лельно и независимо в течение интервала времени t! — t2 — t8 через вентили 6 и 7, npol d пуская токи ta, = fc, = — Поскольку в про3 водящем состоянии находятся оба вентиля

45 6 и 7, через компенсационную обмотку Ь1 выпрямленный ток не протекает.

В момент времени 18 потенциал начала обмотки с4 оказывается выше потенциала конца обмотки а8. Вентиль 6 запирается и

5Р в проводящем состоянии остается только вентиль 7. Происходит очередное перераспределение тока вентиля 7 по вторичным! ф &946973, На фиг. 1 дана принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 а — е — формы токов и напряжений, характеризующих работу преобразователя.

Схема преобразователя содержит трансформатор 1 с первичными обмотками 2 и вторичными обмотками 3, 4, 5 (фазы вторичных обмоток — a>, a4, Ь8, Ь4, с>, с4, а компенсационные обмотки — а8, Ь8, с;), вентили 6 — 11 и уравнительный реактор 12.

Концы первичной обмотки 2 трансформатора 1, соединенной в звезду, образуют входные выводы преобразователя. Общая нулевая точка его вторичных обмоток 3, 4, соединенных в прямую и обратные звезды и образующих шестифазную звезду, подключена к одному выходному выводу преобразователя, а их свободные фазные концы и начала подключены через пары вентилей 6 и 9, 10 и 7, 8 и 11 соответственно к свободным фазным концам обмоток трехфазного уравнительного реактора 12, объединенные начала которых образуют второй выходной выводы преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче на вход преобразователя питающего напряжения на его вторичных обмотках формируется шестифазное переменное напряжение Ег. Поскольку фазные концы и начала обеих вторичных обмоток 3, 4 трансформатора 1 подключены к выходным зажимам преобразователя через пары вентилей 6 и 9, 10 и 7, 8 и 11 и фазные обмотки уравнительного реактора, происходит независимое выпрямление трех однофазных вторичных напряжений по трем двухфазным выпрямителям со средней точкой, образованным указанными парами вентилей и фазными вторичными обмотками 3, 4 трансформатора 1.

Поскольку амплитуды переменных напряжений, формируемых на выходах указанных двухфазных выпрямителей, сдвинуты между собой по фазе на 60 эл. град. на выходных зажимах преобразователя формируется шестипульспое постоянное напряжение, величина которого представляет собой среднее арифметическое от мгновенных значений выпрямленных напряжений отдельных трех двухфазных выпрямителей: !

Ud = — (Uй,9+ Ud !0,7 + U48,! !) 2 !,! .. 1

7аа = — И !с.,= !ва= —— з з з 3

Как видно из фиг. 2а, число пульсаций выпрямленного напряжения на выходных зажимах преобразователя равно 6, а амплитудное и среднее значение его равны соответственно

3 1 2Ег и 0,9Ег.

Выравнивание напряжений всех фаз вторичных обмоток 3, 4 трансформатора 1 в любой момент времени обеспечивается обмоткам в соотношении i,„=—

55 3 3!

4! а; — !b;

3 3

В момент времени t4 завершается работа

60 вентиля 7, а через 120 эл. град, цикл работы рассматриваемого треугольника вторичных обмоток повторяется.

Аналогично работают со сдвигом по фазе в 120 эл. град. и остальные два обмоточ55 ных треугольника.

794697

На фиг. 2б — д приведены формы токов, протекающих через вторичные обмотки преобразователя при работе его на активную нагрузку. Видно, что каждая фаза вторичных обмоток 3, 4 проводит ток в течение 240 эл. град. Каждый импульс тока состоит из трех ступеней.

Для фазных обмоток 3 (прямая звезда)

2 !д первая ступень составляет — --длительз з костью в 60 эл. град., вторая ступень co1d ставляет — длительностью в 120 эл. град. з и третья ступень составляет — длитель1 з з ностью 60 эл. град.

Для фазных обмоток 4 (обратная звезда) первая и третья ступени тока меняются местами.

Через каждую из фазных компенсационных обмоток 5 протекают по два разно: полярных импульса тока со сдвигом по фазе в 180 эл. град. длительностью по 60 эл. град. и с мгновенным значением i5=—

3 4

Вследствие описанного токораспределения по вторичным обмоткам трансформатора суммарный ток (поток) по стержням магнитопровода трансформатора оказывается скомпенсированным, магнитная система трансформатора оказывается уравновешенной относительно потока утроенной частоты и преобразователь может работать при соединении первичной обмотки трансформатора в звезду.

Благодаря тому, что проводимость вентилей увеличена с 60 до 180 эл. град,, среднее значение протекающего через пих тока снизилось в 3 раза, а действующее значение тока — в 3 — 1,73 раза.

Поскольку нагрузочная способность вентилей определяется их нагревом от действующего значения тока и от коммутационных потерь при включении — отключении вентилей, практически можно оценить увеличение коэффициента использования вентилей по току не в 1,73, а в 1,4 — 1,5 раз.

Соответственно и снижается установленная мощность вентилей.

Благодаря увеличению длительности импульсов тока в рабочих вторичных обмот6 ках трансформатора до 240 эл. град. (т. е. в два раза по сравнению с прототипом) при соответствующем снижении максимального тока в три раза, а также снижению в три раза тока в компенсационных обмотках расчетная мощность трансформатора снижается до 1,35 Рс1.

Дополнительным конструктивно-технологическим эффектом можно считать сни1п жение действующего значения тока вторичных обмоток трансформатора при одновременном увеличении их напряжений с до

1,35 о9, т. е. в 1,5 раза, что значительно упрощает конструктивное исполнение низковольтных и сильноточных трансформаторов. В частных случаях этот факт может выступать и решающим при выборе конкретной схемы преобразователя.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий вентили и трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду и подключенной к входным выводам, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из коЗО торых соединена в прямую, а другая — в обратную звезды, причем вторичные обмотки объединены в шестифазную звезду, нулевая точка которой подключе :а к одному из выходных выводов, к каждому из ее концов подключен вентиль, а между каждыми двумя обмотками смежных фаз включена компенсационная обмотка, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью сни;кения установленной мощности, дополнительно введен

40 трехфазный уравнительный реактор, начала обмоток которого объединены в общую точку, подключенную к другому выходному выводу, а каждый из ее концов подключен к двум вентилям, первый из ксторых сое45 динен с одним из концов обмоток указанной шестифазной звезды, а второй — с одним из начал обмоток этой звезды.

Источники информации, принятые во внимание при эк пертизе

50 1. Авторское свидетельство СССР № 547946, кл. Н 02 М 7/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2608665/24-07, кл. Н 02 М 7/02,.

1978.

794697

Фиг. 1 п7 «»

Составитель Л. Устинкииа

Редактор Т. Загребельная Техред Л. Куклина Коррекгоры О. Силуянова и О. Тюрина

Заказ 865

Подписное

Изд. № 140 Тираж "49

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома