Обратимый компенсационный преобразователь (его варианты)

Я 01129707 А СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН НИЕ ИЗОБРЕ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ИЯ" П ТОРСК а первичные обмотки всех трансформаторов соединены в зигзаг.2. Преобразователь по п.1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что первичные обмотки трехфазных трансформато,ров, соединенные в зигзаг, выполненыиз основной и дополнительной секций,соединенных между. собой и включенныхсеть так, что начала основных секий фаз А, В, С трансформаторов подлючены к соответствующим фазам сетипервом и втором трансформаторах,фазам В, С, А сети соответственнотретьем трансформаторе и к фазам, А, В сети соответственно в четвертом трансформаторе, начала дополни- ятельных секций каждого трансформатора.объединены, концы основных секцийфаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаэ С,А,В соответ-ственно в первом и третьем трансформаторах и с концами дополнительныхсекций фаэ В,С,А соответственно во ффвтором ичетвертом трансформаторах.3. Преобразователь по п.1, о т - ффл и ч а.ю щ и й с я тем, что пер- Я)вичные обмотки трехфазных трансформа- аторов, соединенные в зигзаг, выпол- (иены из основной и дополнительнойсекций, соединенных между собой ивключенных в сеть так, что началаосновных секций фаз А,В,С трансформаторов подключены к соответствующимфазам сети в первом и четвертом .Вфтрансформаторах, к фазам С,А В сетисоответственно во втором трансформаторе и к фазам В,С,А сети соответственно в третьем трансформаторе, начала дополнительных секций каждоготрансформатора объединены, концы основных секций фаз А,В,С соединены с политехия Велико тво СССР . в 981.:ц ние ком- к й. Дис, в техн, кФиг.1-1, в ЫЙ ПРЕОБ-С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(7.1) Киевский ордена Ленинанический институт им.50-летОктябрьской социалистической революци(57) 1. Обратимый компенсационныйпреобразователь, содержащий на стороне переменного тока трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными в звезду, на стороне постоянного тока - две трехфазныегруппы вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключенык трехфазной батарее конденсатороврегулируемой емкости, выходные выводы, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения экономичностиэффективности использования основного оборудования и фазности преобразования, к выходным выводам через введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключенышесть трехфазных групп вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к указанной трехфазной батарее конденсаторов, приэтом указанные дополнительные .трех.фазные группы вентилей подключенык трем трансформаторам со вторичнымиобмотками, соединенными в звезду,11 Н 02 М 7/68, Н 02 М 7/17 на л /2 в сторону отставания отсистем ЭДС трансформаторов .5 и 8 со. ответственно. Одновременно система ЭДС трансформаторов 8 и 7 должна отставать от системы ЭДС трансформаторов 5 5 и 6 соответственно на Т/4. В этом режиме напряжение на конденсаторах(коммутирующее напряжение) имеет удвоенную по сравнению с прототипом частоту и другую форму, близкую к си 10 нусоиде, усеченной в верхней части. Необходимость получения такой-,формы коммутирующего напряжения объясняется тем, что в прототипе напряжение конденсаторов, имеющее одинарную частоту, производит коммутацию в двух трехфазных группах вентилей при на" пряжении коммутации, равном максимальному значению О , а в вариантах рассматриваемого преобразователя напряжение удвоенной частоты производит коммутацию в восьми трехфазных группах вентилей при напряжении коммутации, не совпадающем с.максимальным значением напряжения на 25 конденсаторах. Если при прочих равных условиях напряжения коммутации в прототипе и в рассматриваемом преобразователе будут равны, то в послед - нем максимальное значение напряжения З 0 конденсаторовПЮ/ 1с м 01 кс С 1 3635а их установленная мощность примерно в 1,4 раза больше, чем в прототипе, Учитывая, что в рассматриваемом преобразователе одна конденсаторная батарея обслуживает в 4 раза большую 40 мощность, эффективность ее применения примерно в 2,8 раза вьше, чем в прототипе, т.е. предлагаемый преобразователь является эффективным умножителем мощности конденсаторной бата реи.Из последней формулы следует, что напряжение конденсаторов зависит от значения тока нагрузки и при его увеличении возрастает, При этом сво бодно устанавливающийся опережающий угол регулирования о(, соответствующий равенству в момент коммутации коммутирующего и коммутируемого напряжений, будет больше.55Если преобразователь выполнен на управляемых вентилях, момент вступления их в работу задается системой у.вправления и, поэтому, опережающий угол может быть меньше расчетного, который, таким образом, для указанных условий является максимально возможным.Если преобразователь выполнен на неуправляемых вентилях, то в нем имеет место режим с максимальновозможным, при заданном значении емкости и тока нагрузки, опережающим углом регулирования, Однако этот угол имеет критическое значение, больше которого он быть не может. Это объясняется тем, что при достижении углом регулирования часть периода становится положительным и они начинают повторно вступать в работу. В рассматриваемых вариантах преобразователя коммутирующее напряжение конденсаторной батареи по отношению к отдельным элементарным преобразователям является несимметричным. Поэтому для тех трехфазных групп вентилей, система питающих ЭДС которых сдвинута вперед, критический угол с =42,5 , а для трехфазных групп вентилей, система питающих ЭДС которых сдвинута назад, критический угол а(р =19,24Параллельно-последовательное соединение восьми трехфазных групп вентилей, подключение их к одной трехфазной батарее конденсаторов в сочетании с предлагаемым сдвигом систем питающих ЭДС позволили получить компенсационный преобразователь, выгодно отличающийся от прототипа техно- логичностьЮ, поскольку в нем коммутирующее звено состоит только из трехфазной батареи и проще быть не может, экономичностью за счет снижения потерь в трансформаторах при повышении коэффициента мощности и в конденсаторной батарее, высокой эффективностью использования конденсаторной батареи и трансформаторов, режимом преобразования повышенной фазности (в=24), при котором в сеть генерируются гармоники тока порядка (24 ь +1), т.е. 23-я, 25-я, 47-я, 49-я и т,д., мощность которых существенно ниже мощности гармоник более низких порядков, особенно 5-й, 7-й, 11-й.Все варианты обратимогокомпенсационного преобразователя близки по характеру электромагнитных процессов и технико-экономическим характеристикам. Вместе с тем они отличаютсяспоСобом получения требуемого фаэосдвига.ФВ преобразователе по первому варианту фазосдвиг осуществляется эа счет соединения в зигзаг (возможны и другие схемы, например треугольник с продолженными сторонами или скользящий треугольник) первичных обмоток .трансформаторов, поэтому он эффективен при выпрямленных напряжениях до 1000 В и стабильном характере нагрузкит.е. в электролизных установках химических производств и при производстве алюминия в цветной металлургии. В преобразователе по второму варианту фазосдвиг осуществляется эа счетфазоповоротных устройств, поэтому он эффективен там, где применяет ся регулирование выйрямленного токас помощью автотрансформатора, в частности в установках электрографитации,1 О В преобразователе по третьему варианту фазосдвиг осуществляется на вторичной стороне трансформатора и он эффективен в высоковольтных уст.;ройствах, например в передачах постоянного тока.концами дополнительных секций фазВ,С,А, в первом и третьем трансформаторах, и с концами дополнительных секций фаз С,А,В во втором и четвертомтрансформаторах,4. Обратимый компенсационный преобразователь, содержащий на сторонепеременного тока питающий трехфазныйтрансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными в звезду, настороне постоянного тока " две трехфаэные группы вентилей, аноды и катоды которых пофаэно объединены и подключены к трехфазной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные выводы, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения экономичности, эффективности использованияосновного оборудования и фазностипреобразования, к выходным выводам/через введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключены еще шесть трехфазных группвентилей, аноды и катоды которых пофаэнообъединены и подключены к указанной трехфазной батарее конденсаторов, при этом указанные дополнительные трехфазные группы вентилейподключены к питающим трехфазнымтрансформаторам со вторичными обмотками, соединенными ъ звезду, и с первичными обмотками, соединенными взвезду - в первом и втором трансформаторах и в треугольник - в третьеми четвертом трансформаторах, а всепитающие трансформаторы включеныв сеть через фазоповоротные устройства.5. Преобразователь по п,4, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что фазоповоротные устройства выполнены ввиде двух трехфазных трансформаторов,.вторичные обмотки которых состоят изосновной и дополнительной секций, соединенных в зигзаг так, что началаосновных секций фаз А,В,С каждогоиз фазоповоротных устройств подключены к соответствующим фазам питающихтрансформаторов, начала дополнительных секций объединены, концы основных секций фаз А,В,С соединены сконцами дополнительных секций фазВ,С,А соответственно в одном фазоповоротном устройстве, подключенном кпервому и четвертому трансформаторам,и с концами дополнительных секцийфаэ С,А,В соответственно в другом фазоповоротном устройстве. 6. Преобразователь по п.4, о т л нч а ю щ и й с я тем, что фазоповоротное устройство выполнено в виде трехфазного трансформатора с двумя вторичными обмотками, состоящими из основной и дополнительной секций, соединенных в зигзаг так, что начала основных секцийфаэ А,В,С фазоповоротных устройств подключены к соответствующим фазам питающих трансформаторов, начала дополнительных секций объединены, концы основных секций фаэ А,В, С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в обмотке, подключенной к первому и второму трансформаторам, и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в обмотке, подключен,ой к третьему и четвертому трансформаторам.7. Обратимый компенсационный преобразователь, содержащий на стороне переменного тока питающий трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными в звезду, на стороне постоянного тока - две трехфззные группы вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к трехфаэной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные выводы, о т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения экономичности, эффективности использования основного оборудования и фазности преобразования, к выходным выводам через введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключены шесть трехфазных групп вентилей, аноды и катоды которых пофаэно объединены и подключены к указанной трехфазной батарее конденсаторов, при этом дополнительные трехфазные груп- пы вентилей подключены к питающим трехфазным трансформаторам с первичными обмотками, соединенными в звезду и в треугольник и со вторичными обмотками, соединенными в зигзаг.8. Преобразователь по п.7, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что первый и второй питающие трансформаторы соединены по схеме звезда - прямой и обратный зигзаг, а третий и четвертый - по схеме, треугольник - и ямой и обратный зигзаг, при этом прямой зигзаг образован основной и дополнительной секциями так, что начала основных секций фаз всех питающих трансформаторов Подключены к соответ1129707 ствующим фазам трехфазных групп вентилей а начала дополнительных секций трех фаэ объединены между собой, образуя нулевые точки, концы основных секций фаз А,В,С соединенц с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в первом и четвертом трансформаторах и с концами дополни" тельных секций фаз С,А,В соответственно во втором и третьем трансформаторах, а обратный зигзаг образован аналогично прямому зигзагу при противофазном подключении тех же секций.9. Преобразователь по п,7, о,тл и ч а ю щ и й с я тем, что первый и четвертый питаклцие трансформаторы соединены по схеме звезда - прямой и обратный зигзаг, а второй и третий - по схеме треугольник в .пря 1Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для питания мощных потребителей в электрифицированном транспорте, цветной металлургии, химической промышленности - для питания установок электрографитацииИзвестен компенсированный двадца.тичетырехфаэный преобразовательный 1 О агрегат, содержащий два двумостовых преобразовательных блока, питающихся от трансформаторов с одной первичной обмоткой, снабженной устройством регулирования напряжения под нагрузкой, 15 и двумя вторичными, соединенными в звезду и в треугольник. Блоки соединены по постоянному току параллельно и снабжены коммутирунзции устройством, выполненным в виде трехфазного реак п тора зашуйтированного пофазно конденсаторными батареями. Полюса, образованные средними точками фазных обмоток реактора компенсирующего устройства, подключены к входным выво дам. Между полюсами, образованными началами фазных обмоток реактора ком. ,пенсирующего устройства.и полюсами .первичной обмотки трансформатора включены фазоповоротные устройства сьо сдвигом фазных напряжений на угол мой и обратный зигзаг., при этом прямой зигзаг образован основной и дополнительной секциями так, что начала основных секций фаз всех пигающнхтрансформаторов подключены к соответствующим фазам трехфазных групп вентилей, а начаЛа дополнительных секций трех фаэ объединены между собой,образуя нулевые точки, концы основных секций фаэ А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В;С,Асоответственно в первом и втором питающих трансформаторах и с концамидополнительных секций фаз С,А,В соответственно в третьем и четвертомтрансформаторах, а обратный зигзагобразован аналогично прямому зигзагупри противофаэном подключении тех жесекций. 3+7,5 эл. град.в первом блоке и на - 7,5 эл. град. - во втором 1 1,Недостатком преобразовательного агрегата является наличие в коммутирующем устройстве трехфазного реактора - места дополнительных потерь энергии и элемента, снижающего его: технологичность.. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является условно-шестифазный каскадный компенсационный преобразователь, содержащий трехфазный . трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными в звезды, две трехфазные группы вентилей.(анодную и катодную) в одну трехфазную .батарею конденсаторов, смонтированную в звезду или в.треугольник, включенную между указанными группами вентилей. Симметричный режим работы такой схемы возможен при сдвиге между ЭДС одноименных фаз вторичных обмоток питающего трансформатора на угол М . При этом напряжение на конденсаторах имеет одинарную частоту (как в сети), и.способно обеспечивать опережающую: коммутацию тока вентилями, т.е. компенсационный режим работывсей схе-:3 ,1129Недостатками условно-шестифаэного .каскадного компенсационного преобразователя являются низкая фаэностьпреобразования, при которой в питающую сеть генерируются гармоники токапорядка (ба+1), т.е. 5-я, 7-я, 11-я,13-я и т.д., а также низкая эффектив"ность использования конденсаторнойбатареи, поскольку в этой схеме установленная мощность конденсаторов и 10генерируемая реактивная мощность примерно равны между собой.Цель изобретения - повышение экономичности, эффективности использования основного оборудования и фазности преобразования.Цель достигается тем, что в обратимом компенсационном преобразователе по первому варианту, содержащемна стороне переменного тока трехфазный трансформатор с двумя вторичнымиобмотками, соединенными в звезду,на стороне постоянного тока - дветрехфазные группы вентилей, аноды икатоды которых пофазно объединены и дподключены к трехфаэной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные выводы, к которым через введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключены шесть 0трехфаэных групп вентилей, аноды икатоды которых пофазно объединены иподключены к указанной трехфаэнойбатарее конденсаторов, при этом указанные дополнительные трехфазные35группы вентилей подключены к тремтрехфазным трансформаторам со вторичными обмотками, соединенными в звезду, а первичные обмотки всех трансформаторов соединены в зигзаг,Первичные обмотки трехфазных трансформаторов, соединенные в зигзаг,выполнены из основной и дополнительной секций, соединенных между собойи включенных в сеть так, что начала 45основных секций фаэ А,В,С трансформаторов подключены к соответствующимфазам сети в первом и втором трансформаторах, к фазам В,С,А, сетисоответственно в третьем трансформаторе и к фазам С,А,В сети соответственно в четвертом трансформаторе, начала дополнительных секций каждоготрансформатора объединены, концы основных секций фаз А,В,С соединены с 55концами дополнительных секций фазС,А,В соответственно в первом и тре"тьем трансформаторах и с концами до 701полнительных секций фаэ В,С,А соответственно во втором и четвертом трансформаторах.Причем первичные обмотки трехфазиых трансформаторов, соединенные в зигзаг, выполнены иэ основной и дополнительной секций, соединенных между собой и включенных в сеть .так, что начала основных секций фаз А,В,С трансформаторов подключены к соответствующим фазамсети в первом и четвертом трансформаторах, к фазам О, А,В, сети соответствЕнно во втором трансформаторе и к фазам В,С,А сети соответственно в третьем трансформаторе, начала дополнительных секций каждого трансформатора объединены, концы основных секций,фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А в первом и третьем трансформаторах и с концами дополнительнык секций фаз С,А,В во втором и четвертом трансформаторах.В обратимом компенсационном преобразователе (по второму варианту), содержащем на стороне переменного тока питающий трехфазный трансформатор 1с двумя вторичными обмотками, соединенными в звезду, на стороне постоянного тока - две трехфаэные группы вентилей, аноды и катоды которык пофазно объединены и подключены к трехфазной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные выводы, к которым через введенные двухфазные уравнительные реакторы дополнительно подключены еще шесть трехфазных групп вентилей, аноды и катоды которых пофаэно объединены и подключены к указанной трехфаэной батарее конденсаторов, при этом указанные дополнитель" ные трехфазные группы вентилей подключены к питающим трехфазным трансформаторам со вторичными обмотками, соединенными в звезду, и с первичными обмотками, соединенными в звеэду - в первом и втором трансформаторах и в треугольник - в третьем и четвертом трансформаторах, а все питающие трансформаторы включены в сеть :ерез фазоповсротные устройства. Фазоповоротные устройства выполнены в виде двух трехфаэных тран Форма- торов, вторичные обмотки которых состоят иэ Основной и дополнитепьнОЙ секЦий, соединенных в зигзаг так,что начала основных сехций фаз Л, В,С каждого иэ фазоповоротных устрйств подключены к соответствующим фазам питающих трансформаторов, начала дополнительных секций объединены, концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз 5 В,С,А соответственно в одном фазоповоротном устройстве подключенном к первому и четвертому трансформаторам и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в другом 10 фазоповоротном устройстве.Кроме того, фазоповоротное устройство выполнено в виде трехфазного трансформатора с двумя вторичными обмотками, состоящими иэ основной и 15 дополнительной секций, соединенных в зигзаг так, что начала основных секций фаз А,В,С фазоповоротных устройств подключены к соответствующим фазам питающих трансформаторов, начала дополнительных секций объединены, концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз .В,С,А соответственно в обмотке, подключенной к первому.и второму. 2 трансформаторам и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответст.- венно в обмотке, подключенной к третьему и четвертому трансформаторам.В обратимом компенсационном пре образователе (по третьему варианту), содержащем на стороне переменного тока питающий трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками,соединенными в звезду, на стороне постоянного тока " две трехфазные груп. пы вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к трехфазной батарее конденсаторов регулируемой емкости, выходные выво ды, к которым через введенные двух. - фазные уравнительные реакторы дополнительно подключены шесть трехфазных групп вентилей, аноды и катоды которых пофазно объединены и подключены к указанной трехфазной батарее конденсаторов, при этом дополнительные трехфазные группы вентилей подключены к питающим трехфазным трансформаторам с первичными обмотками, соединенными в звезду и в треугольник и со вторичными обмотками соединенными в зигзаг.Причем первый и второй питающие трансформаторы соединены по схеме 55 звезда - прямой и обратный зигзаг, а третий и четвертый - по схеме треугольник - прямой и обратный зигзаги,при этом прямой зигзаг образован основной и дополнительной секциями так, что начала основных секций фазвсех трансформаторов подключены к соответствующим фазам трехфазных групп вентилей, а начала дополнительных секций трех фаз объединены между собой, образуя нулевые точки, концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в первом и четвертом трансформаторах и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно во втором и третьем трансформаторах, а обратный зигзаг образован аналогично прямому зигзагу при противофазном подключении тех же секций.Первый и четвертый питающие трансформаторы соединены по схеме звезда - прямой и обратный зигзаг, а второй и третий - по схеме треугольник прямой и обратный зигзаг, при этом прямой зигзаг образован основной и дополнительной секциями так, что начала. основных секций фаз всех питающих трайсформаторов подключены к соответствующим фазам трехфазных групп вентилей, а начала дополнительных секций трех фаз объединены между собой, образуя нулевые точки, концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в первом и втором трансформаторах и с концами дополнительных секций фаз С,А,В соответственно в третьем и четвертом трансформаторах, а обратный зигзаг образован аналогично прямому зигзагу при протнвофазном подключении тех же секций. На фиг.1 представлена схема обратимого компенсационного преобразователя по первому варианту, соцержащая трехфазнме трансформаторы с вторич- . ныии обмотками, соединенными в прямую и обра 1 ную звезды, и с первичными обмотками, соединенными в зигзаг, что обеспечивает сдвиг си"тем, питающих ЭДС одних трансформаторов на +22,5 эл. град; и других трансформаторов на -22,5 эл . град.На фиг.2 представлена схема обратимого компенсационного преобразователя по первому варианту, содержащая трехфаэные трансформаторы с вторичными обмотками, соединенными в прямую и обратную звезды, и с первичнымиобмоткамй, соединенными в зигзаг, что обеспечивает сдвиг систем, питающих ЭДС одних трансформаторов на +22, 5 эл.град. и других трансформаторов на -22,5 эл.град, 5На Фиг.З представлена схема обратимого компенсационного преобразователя по второму. варианту, содержащая трехфазные трансформаторы.со вторичными. обмотками, соединенными в пря мую и обратную звезды, и с первичньяи обмотками, соединенными в звезду и в треугольник, включенные в сеть через фаэоповоротные устройства, сдвигающие систему питающих ЭДС одних 15 трансформаторов на 422,5 зл.град. и,Нй Фиг,4 представлена схема обра- тимого компенсационного преобразователя по второму варианту, содержащая трехфазные трансформаторы с вторичными обмотками, соединенными в прямую и обратную звезды, н с первичными обмотками, соединенными в звезду и в треугольник, включенные в сеть через фазоповоротное устройство, сдвигаю щее систему питающих ЭДС одних трансформаторов на +22,5 эл,град. и других грансформаторов иа -22, 5 эл.град.На фиг.5 представлена схема обра" тимого компенсационного преобразова 30 теля по третьему варианту, содержащая трехфазные трансформаторы, первичные обмотки которых соединены в звезду и в треугольник, а вторичные - в зигзаг, что обеспечивает сдвиг систем питающих ЭДС одних трансформаторов на +22,5 эл.град. и других трансформаторов на -22,5 эл.град.На фиг.6 представлена схема обратимого компенсационного преобразова тепя по треть му варианту, содержа- щая трехфазные трансформаторы,первичные обмотки которых соединены в звезду и в треугольник, а вторичные - в зигзаг, что обеспечивает сдвиг 45 систем, питающих ЭДС одних трансформаторов на +22,5 эл,град. и других трансформаторов на -22,5 эл.град.Все варианты обратимого компенсационного преобразователя содержат по 50 восемь трехфазных групп вентилей 1, соединенных попарно между собой через двухфазные уравнительные реакторы 2 и подключенных к общей нагрузке через двухфазные уравнительные реакто ры 3. Средние точки последних явля-, ются выходными выводами преобразователя. ОДноименные вентили всех восьми трехфазных групп объединены пофазно между собой и подключены к трехфаэной батарее коммутирующих комденсаторов 4 регулируемой емкости, смонтированных треугольником или звездой.В отличие от прототипа в преобразователе одна трехфазная батарея коммутирующих конденсаторов обслуживаетв четыре раза большее число трехфаэных групп вентилей и схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов, обеспечиваницие требуемый сдвигсистем питающих ЭДС отдельных групп вентилей.В схемах (Фиг.1-6) питание преобразователей осуществляется от четырех трехфазных трансформаторов 5-8(соответственно первого, второго, третьего и четвертого) с двумя вторичными обмотками. Количество трансформаторов может быть уменьшено засчет применения магнитопроводов сложной формы.В первом варианте все трансформаторы соединены по схеме зигзаг. - прямая и обратная звезды. Вторичные обмотки всех трансформаторов одинаковы и способствуют равномерному распределению тока между параллельно включенными мостовыми схемами. Фазные ЭДС прямой и обратной звезды равны по величине и противоположны по направлению.В преобразователе (фиг,1) начало коммутации вентилей катодных групп сдвинуто на - в сторону отставанияУ4относительно одноименных вентилей анодных групп, Это достигается тем, что первичные обмотки трансформаторов 5 и б выполнены из секций с числом витков Ю и % 1, а трансформаторов 7ПВ и 8 - из секций с числом витков ЧЧ 1 и %1 . если определить коэффициент1 Чтрансформации,как С%1/Ф , то требуемый сдвиг обеспечивается приф 1, И фС = - = О 7 С С = - = О 44 Сю1 Щ ея г ,ьчС = =091 С С = - -=015 Са ф1 щ э э 1ф2 2Приведенные значения показывают, что секция с числом витков %, является основной для трансформаторов 5 и 6, а секция 9/ - дополнительной. Аналогично, в трансформаторах 7 и 8 ос- новной является секция Ю, а дополнительной - секция Ф,1129707 О 9Соединение секций между собой ифазировка трансформатора при включении в сеть выполнены следующим образом.Начала основных секций фаз трансформаторов 5 и 6 подключены к соответствующим фазам сети, а начала дополнительных секций отдельных трансформаторов объединены. Концы основных секций фаз А,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз С,А,Всоответственно в трансформаторе 5 ис концами дополнительных секций фазВ,С,А соответственно в трансформаторе 6. 15Начала основных секций фаз А,В,Странсформаторов подключены к фазамсети В,С,А соответственно в трансформаторе 7 и к фазам сети С,А,В соответственно в трансформаторе 8, а начала дополнительных секций отдельныхтрансформаторов объединены, концыосновных секций фаз А,В,С соединеныс концами дополнительных секций фазС,А,В соответственно в трансформаторе 7 и с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственно в транс форматоре 8.В преобразователе (фиг.2) началокоммутации вентилей правой двухмосто-щвой половины сдвинуто на - в сторону отставания относительно соответствующих вентилей левой двухмостовой половины. Это достигается тем,что первичные обмотки трансформаторов 5 и 8 выполнены из секций с чис( Илом витков Ф,и 1 а трансформаторов 6 и 7 - из секций с числом витков %и Я. Поэтому соединениесекций между собой и фазировка при 40включении в сеть трансформаторов 5,8, 6 и 7 преобразователя соответствует соединению секций между собой ифаэировке при включении в сеть трансформаторов 5-8 преобразователя пофиг.1.Во втором варианте трансформаторысоединены по схеме звезда - прямая иобратная звезда и треугольник - пря-.мая и обратная звезда и включены всеть через фазоповоротные устройст- ва 9. Вторичные обмотки всех трансформаторов одинаковы, что способствует равномерному распределению токамежду параллельно включенными.мостовыми схемами. фазные ЭДС прямой иобратной звезды равны по величине ипротивоположны по направлению. В преобразователе (фиг.З) трансформаторы 5 и 6 соединены по схеме звезда - прямая и обратная звезда, образующие 12-ю и 6-ю группы соединений, а трансформаторы 7 и 8 - по схеме треугольник - прямая и обратная звезда с 3-й и 9-й группами соединений.Для того, чтобы сдвинуть начало коммутации вентилей катодных групп относительно одноименных вентилей анодных групп на - в сторону отГ(ставания и обеспечить симметричный режим работы преобразователя, питание к трансформаторам 5,8 и 6,7 подается через отдельные фазоповоротные устройства 9 На фиг,З фазочоворотные устройства представлены в виде трансформатора со вторичной обмоткой, соединенной в зигзаг. Фазоповоротные устройства обеспечивают сдвиг системы напряжений сети, подаваемых на первичную обмотку трансформаторов 5 и 8 на угол Л/8 вперед, .а в трансформаторах 6 и 7 - на уголМ/8 назад.В преобразователе по фиг.4 трансформаторы 5 и 8 соединены по схеме звезда - прямая и обратная звезда; образующие 12-ю и 6-ю группы соединений, а трансформаторы 6 и 7 - по схеме треугольник - прямая и обратная звезда с 3-й и 9-й группами соединений. Для того, чтобы обеспечить симметричный режим работы преобразователя, питание к трансформаторам 5,6 и 7,8 подается через фазоповоротное устройство 9, На фиг.4 фазоповоротное устройство представлено в виде трансформатора с двумя вторичными обмотками, соединенными в зигзаг. Фазоповоротное устройство обеспечивает сдвиг системы напряжений сети, подаваемых на первичную обмотку трансформаторов 5 и 6 на угол - /8, а в трансформаторах 7 и 8 - на угол -У/8, вперед и назад соответственно.В третьем варианте первичные обмотки трансформаторов соединены в звезду и в треугольник, а вторичные - в зигзаг. Вторичные обмотки всех трансформаторов одинаковы, что способствует равномерному распределению тока между параллельно включенными мостовыми схемами. Фазные ЭДС прямого и обратного зигзага равны по величине и противоположны по направ- лению12,07 частоту. 11; 11297В преобразователе по Фиг.5 транс-форматоры 5 и 6 соединены по схемезвезда в . прямой и обратный зигзаги,а трансформаторы 7 и 8 - по схеметреугольник - прямой и обратный зигзаги, Различные схемы соединенияпервичных обмоток обеспечивают сдвигмоментов коммутации одноименных вентилей попарно соединенных мостов на7(/2. Для того, чтобы сдвинуть началокоммутации вентилей катодных группотносительно одноименных вентилейанодных групп на Л/4 в сторону отставания и обеспечить симметричный режимработы преобразователя, вторичные 15обмотки всех трансформаторов соединены в прямой и обратный зигзаг. Приэтом каждая фаза вторичной обмоткитрансформатора состоит иэ основнойи дополнительной секций, обозначенных 20соответственно Ф и Ф" . Если коэффициент трансформации определить как. С=4,/%, то требуемый сдвиг на +л/8 -П/8 получается при С =Ю/Ф=1,42 С иС"= й/Ф"=2,26 С.25Прямой зигзаг на вторичной стороне собирается следующим образом. Начала основных секций фаз трансформатора подключены к соответствующимфазам трехфазных групп вентилей, а 30начала дополнительных секций трех фаэобъединены между собой, образуя нулевые точки; концы основных секций фаэА,В,С соединены с концами дополнительных секций фаз В,С,А соответственнов трансформаторах 5, 8 и с концамидополнительных секций Фаз С,А,В соответственно в трансформаторах б и 7.Обратный зигзаг собирается аналогично прямому, только начала и концы 40обмоток надо поменять между собой.В преобразователе по фиг,б трансформаторы 5 и 8 соединены по схемезвезда впрямой и обратный зигзаги,а трансформаторы 6 и 7 - по схеме 45треугольник - прямой и обратный зигзаги, Соединение вторичных обмотоктрансформаторов в зигзаг осуществляется также, как и в преобразователепо фиг.5.ЬОРассмотрим специфику работы преобразователя,Для простоты активным и реактивным сопротивлением питающих трансформаторов.и сети будем пренебрегать,55а индуктивное сопротивление в цепипостоянного тока примем. бесконечнобольшим. При этих условиях коммутация тока в вентилях происходит мгновенно, а постоянный ток является идеально сглаженным,Так как работа преобразователя в выпрямительном и инверторном режимах идентична, ограничимся рассмотрением только выпрямительного режима.При указанныхусловиях каждый вентиль преобразователя вступает в работу один раз за период и проводит ток в течение 2 У/3. Величины выпрямленных напряжений отдельных трехфазных групп вентилей одинаковы, но их мгновенные значения не совпадают во времени. Поэтому параллельная работа четырех мостов на общую нагрузку обеспечивается двухфазными уравнительными реакторами.ДвухФазные уравнительные реакторы 2 находятся в одинаковых условиях. Они объединяют по два моста попарно и воспринимают на себя разность выпрямленных напряжений двух трехфазных групп вентилей (вызываемых в дальнейшем элементарными преобразователями), Напряжение на реакторах состоит из Фаэных напряжений одновременно работающих Фаз трансформаторов в различных элементарных схемах и конденсаторной составляющей и имеет утроенную Двухфазные уравнительные реакторы 3 воспринимают на себе разность мгновенных значений выпрямленных напряжений двухмостовых половин преобразователя. Частота напряжения на них в шесть раз больше частоты напряжения сети,Компенсационный режим работы преобразователя обеспечивается трехфазной группой конденсаторов 4. Повысить эффективность использования батареи конденсаторов можно, увеличив частоту тока в ней и уменьшив его величину. С .этой целью все восемь элементарных преобразователей подключены к одной батарее конденсаторов и эа счет сдвига систем ЭДС питающих трансформаторов 5-8 задается такая очередность вступления вентилей в работу, при которой только часть тока вентилей будет идти через конденсаторы и заряжать их.Конденсаторная батарея обеспечивает независимую работу элементарных преобразователей и опережающую комму-. тацию тока в них. Опережающая комму1129707 О =Э Т 1 1аксЯЭо=ас Ыо11 ЬГЗО ыС тация - особенность всех компенсационных схем преобразования. Она возможна потому, что в основной контуркоммутации, состоящий из очередной ипредыдущей фаз питающего трансформатора, вводится дополнительная ЭДС,которая преодолевает в момент коммутации вышеуказанных вентилей ЭДСпитающего трансформатора и осуществляет процесс комммутации. В качестведополнительной ЭДС в схеме используется напряжение конденсаторов, которое создается их периодической перезарядкой эа счет протекания токов нагрузки. 15Электромагнитный процесс в преобразователях по фиг.1,3,5 и в преобразователях по фиг,2,4,6 несколько отличается. Рассмотрим его особенности.В преобразователях по фиг.1,3,5симметричный режим работы всех трехФазных групп вентилей имеет место нрисдвиге систем ЭДС трансформаторов 7 и8 на У/2 в сторону отставания от систем ЭДС трансФорматоров 6 и 5 состветственно. Одновременно система ЭДСтрансформаторов 6 и 7 отстает от сис темы ЭДС трачсформаторов 5 и 8 соответственно на л /4.Указанные сдвиги систем ЭДС в рас-ЗОсматриваемом преобразователе можнополучить различными способами, поэтому принцип работы всех трех вариантовпреобразователя одинаковый,Такие сдвиги систем питающих ЭДСв сочетании со схемой преобразователяпозволяют получить одновременно дваэффекта:повышение фаэности преобразования (в=24); повышение эффективности использования конденсаторной бата реи и трансформаторов.В конечном итоге обеспечиваетсяэкономичность преобразователя и эффективность использования основногообо, удования потому что при с 05 ч =1 45(оптимальном значерии коэффициентамощности для предлагаемого преобразователя) трансформатор разгружаетсяот реактивных токов, в нем уменьшаются потери. При этом установленнаямощность конденсаторной батареи в4 раза меньше компенсируемой реактивной мощности.В рассматриваемык преобразователях ток и напряжение коммутирующих 55конденсаторов имеет учетверенную частоту и по Форме достаточно близки ксинусоиде. 14,ЪКоммутация осуществляется в момент времени, соответствующий максимальному напряжению на конденсаторах где Э - ток прйходящийся на элеУментарный преобразователь;-- сопротивление фазы конденсаторов, соединенныхщСтреугольником.Из формулы следует, что коммутирующее напряжение зависит от величины тока нагрузки, При увеличении последнего напряжение на. конденсаторах возрастает и свободно устанавливающийся опережающий угол реГулированиябудет больше. Этот угол можно вычислить из условия равенства в момент коммутации коммутирующего я коммутируемого напряжений. Дпя рассматриваемых сбем преобразователей выражение имеет вид где О - амплитудное значение фаэно- .го напряжения вторичной обмотки трансформатора,При применении в схеме управляемыхвентилей момент вступления их в работу задается .системой управления и,поэтому, опережающий угол можетбыть меньше расчетного, который, таким образом, для, заданных условий яв-ляется максимально возможным.Если схема выполнена на неуправляемых вентилях, то в ней устанавливается максимально возможный уголрегулирования. Однако он имеет критическое значение, больше которогобыть не может. Это объясняется тем,что напряжение на вентилях в непроводящую часть периода при углах регулирования больше критического становится положительным и вентили начинаютповторно вступать в работу. Для рассматриваемых вариантов преобразователя, работающего в неуправляемом режиме, критический угол регулирования воскр =20,1В преобразователях по фиг.2,4,6оптимальный с точки зрения напряже-ния наконденсаторах и их установленной мощноСти является режим со сдвигом питающих ЭДС трансформаторов 6 и