Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

(56)тельншкола раэова- . "Высшая ионнь1956вв 148121 3. Патент кл. Н 02 М 7 (54)(57) ТРЕ ПЕРЕМЕН 11 ОГО содержащий т Чехословакии08, 1973.ФАЗНЫИ ПРЕОБРАПРЯЖЕНИЯ В Пи однофазных АЗОВАТЕЛЬ ОСТОЯННОЕ, трансформа ввМай АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВ 3591688/24-0718.05.8315,03.85. Бюл. В 10Б.Г.Соколов и В.Н.ФилатовНаучно-исследовательский, про-конструкторский и технологий институт силовой полупроводнитехники (НИИ завода "Электромитель").621.314.6(088.8)1. Размадзе Ш.М. Преобые схемы и системы,М.,1967, с. 43,Каганов И.Л. Электронные ие преобразователи. М.-Л., ГЭИ,с. 143. О 1145432 тора с магнитопроводами двухстержневой конструкции, на каждом из которых размещены первичные обмотки, подключенные ко входным выводам, и двевторичные полуобмотки,при этом тривторичные обмотки соединены междусобой в шестифазную звезду с нуле-вым выводом, образующим первый выходной вывод, свободные начала и концывторичных обмоток подключены черезвентили ко второму выходному выводу,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью снижения установленгой мощносткаждый из магнитопроводов трансформаторов снабжен дополнительным средним стержней, выполненным с немагнитным зазором, первичные обмотки соедииены в треугольник, и каждая из нихсостоит из двух полусекций, расположенных на крайних стержнях магнитопроводов.1145432 3уровня пулЬсаций выходного напряже-ния.Однако применение дополнительныхсглаживающих и уравнительных реакторов приводит к значительному усложнению конструктивного исполнения преобразователей и увеличению массогабаритных показателей, что являетсянедопустимым в целом рядЕ случаев.1 О Наиболее близким к предлагаемомуявляется преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий три однофазных трансформатора с магнитопроводами стержневой кон струкции, на двух стержнях которыхразмещены их первичные обмотки и двевторичные полуобмотки, при этом тривторичные обмотки соединены межпусобой в шестифазную звезду с нулещ. вымвыводом, образующим первый выходной вывод, а свободные началаи концы вторичных обмоток подключенычерез вентили ко второму выходномувыводу.25 При подаче на вход преобразователя трехфазного сетевого напряжения с- на вторичных обмотках трансформато,ра Формируется шестифазная системанапряжений, который выпрямляется че=рез шесть вентилей в однотактном режиме с длительностью проводящегосостояния вентилей и вторичных обмоток трансформаторов по 60 эл.град.На выходе преобразователя формируется шестипульсное выпрямленное 35напряжение 31.Недостатком прототипа являетсяповышенная установленная мощностьтрансформаторно-вентильного оборудования.Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть применено в качестве низковольт ных вторичных источников постоянного тока для электросварки, гальваники, электролиза, заряда аккумуляторных батарей и т.д.Известны трехфазные преобразователи переменного напряжения, выполненные по шестипульсным нулевым схемам выпрямления типа шестифазная звезда с нулевым выводом. Они содержат один трехфазный трансформатор с двумя вторичными трехфазными обмот ками, первичные обмотки трансформаторов соединяют в трехфазную звезду или треугольник, вторичные обмотки соединяют в шестифазную звезду, нуле вая точка которой образует один вы-ходной вывод преобразователя, а свободные начало и конец вторичных обмо ток подключены через вентили к второ му выходному выводу преобразователя.За счет формирования на вторичных обмотках трансформатора шестифазной системы напряжений и однотактного режима работы вторичных обмоток тран форматора и вентилей (по 60 эл, град за период) на выходе преобразователя формируется шестипульсное выпрямленное напряжение 1 11.Недостатками известного преобразо вателя являются повышенная установленная мощность трансформаторного оборудования (5 р= 1,55 Р 1 при соединении первичных обмоток в треугольник и 1,48 Р 1 при соединении их в звезду), а также относительно высокий уровень пульсации выхоДного напряжения, особенно при наличии фазового тиристорного регулирования.Известен преобразователь перемен- ф ного напряжения в постоянное с пониженной установленной мощностью трансформаторного оборудования и пониженным уровнем пульсации за счет применения уравнительного и сглаживающего реакторов Г 2. За счет увеличения длительности проводящего состояния вторичных об " 50 моток и вентилей с 60 до 180 эл.град. за период этот преобразователь имеет пониженную установленную мощность не только трансформаторов, но и суммарного трансформаторно-реакторного обо рудования, Соответственно обеспечивается повышение коэффициента исйоль" зования вентилей по току и снижение Цель изобретения - снижение установленной мощности.Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем три однофазных трансФорматора с магнитопроводами двух- стержневой конструкции, на каждом из которых размещены первичные обмотки, подключенные ко входным выводам, и две вторичные полуобмотки, соединенные между собой в шестифазную звезду с нулевым выводом, образующим первый выходной вывод", свободные начала и концы вторичных обмоток подключены через вентили ко второму выходному выводу, каждый из магнитопроводов трансформаторов снаб- .жен дополнительным средним стержнем,выполненным с немагнитным зазором,первичные обмотки соединены в треугольник и каждая иэ них состоит издвух полусекций, расположенных накрайних стержнях магнитопроводов.На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя на фиг.2 а, б, в в , диаграммы токов и напряжений, характеризующие .его рабо Оту вПреобразователь содержит однофазные трансформаторы 1-3 с магнитопроводами 4-6, первичными обмотками 7-9, вторичными обмотками, состоящими из полуобмоток 10-15, и вентили 16-21,Первичные обмотки 7-9 трансформаторов 1-3 разнесены полусекциямипо крайним стержням магнитопроводов4-6 и соединены между собой в треугольник, вершины которого образуютвходные выводь преобразователя.Вторичные полуобмотки 10-15 трансформаторов 1-3 также разнесены по 25крайним стержням магнитопроводов 4-6трансформаторов и соединены между, собой в шестифазную звезду с нулевым выводом, образующим первый выходной вывод преобразователя. Свободные начала и концы вторичных обмоток трансформаторов подключены. черезвентили 16-21 ко второму выходномувыводу преобразователя. Магнитопроводы 4-6 трансформаторов 1-3 снабженыдополнительно средним (третьим) безобмоточным стержнем, выполненнымс немагнитным зазором.Преобразователь работает следующим об азом.40При подаче на вход преобразователясетевого напряжения на вторичных обмотках трансформатора формируетсяшестифазная система напряжений,которая выпрямляется вентилями 16- 4521 поочередно, в порядке нумерациивентилей и фазировки обмоток. Пустьсредний стержень в магнитопроводахотсутствует. В этом случае преобразователь работает как прототип с дли)тельностью проводящего состояния вентилей 16-21 и вторичных обмоток трансформатора по 60 эл.град. На выходепреобразователя формируется шестипульсное выпрямленное напряжение со 55средним значением 1,350,Однако наличие дополнительногосреднего стержня в магнитопроводах трех однофазных трансформаторов 1-3вносит существенное изменение в формирование суммарного выпрямленного напряжения. Происходит увеличение потока вынужденного однофазного намагничивания в каждом обмоточном стержне магнитопроводов трансформаторов при протекании через них импульсов выпрямленного тока, так как он .замыкается теперь уже не по воздуху, а по дополнительному беэобмоточному стержню магнитопроводов. Поскольку для создания потока в стальном сердечнике достаточен даже небольшой намагничивающий ток, указанный поток вынужденного однофаэного намагничивания, меняющийся с тройной частотой, приводит к снижению выпрямленного напряжения и к выравниванию мгновенных значений напряжений между двумя трехфаэными звездами, образованными со- . ответствующими вторичными полуобмотками 10, 12, 14 и 11, 13, 15 трансформаторов 1-3. В результате преобразователь работает аналогично известной схеме шестифаэного преобразователя с уравнительным реактором,На фиг. 2 а показана, форма выпрямленного напряжения 0,1, образованная усредненными - выравненными мгновенными значениями двух трехпульсных выпрямленных напряжений, формируемых двумя трехфазными нулевыми группами, образованными соответственно вторичными полуобмотками 10, 12, 14 и 11, 13, 15 и вентилями 16, 17, 18 и 19, 20, 21.Поскольку выравнивание мгновенных значений выпрямуенных напряжений происходит за счет ЭДС тройной частоты,наводимойпотоком вынужденного однофаэного намагничивания, напряжения вторичных обмоток, а соответственно и первичных полуобмоток трансформаторовимеют несимметричную форму за счетналожения на выпрямляемую полуволну.выравнивающего напряжения тройнойчастоты (см. фиг, 2 б, в). Исходя иэ того, что вторичные обмотки трансформаторов 1-3 дополнительно выполняют роль уравнитель,ного реактора, основные расчетные соотношения шестифазного преобразбвателя с уравнительным реактором ока.зываются справедливыми и для предлагаемого преобразователя, т.е. суммарная мощность установленного трансформаторного оборудования у него, Ж, Раушская наб., д. 4/5 8 М 40 .ИИПИ Госудапо делам из3035, Москв Зака П "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Э 1145 составляет 1,26 РС 1, а вентили будут работать не по 60, а по 120 эл.град.Дополнительно обеспечивается и сглаживание выпрямленного тока собственными индуктивностями вторичных 5 обмоток трансформаторов, поскольку магнитные потоки, образованные постоянными составляющими импульсов тока, замыкаются также через дополнительные стержни магнитопроводов трансформаторов, Поэтому во избежание их насыщения они должны быть снабжены немагнитным зазором.За счет того, что вторичные обмотки трансформаторов играют роль и 15 уравнительного реактора, и сглаживаю 32 бщего дросселя, обеспечивается снижение суммарных электрических потерьи повышение КПД преобразователя посравнению с аналогичными преобразователями, имеющими уравнительныйреактор и сглаживающий дроссель. Снижение суммарной установленной мощности трансформаторно-вентильного оборудования в среднем на 20 Й и уровня пульсации до 2-37. (в неуправляемом выпрямителе) позволяет найти преобразователю широкое практическое применение, взамен прототипа, в первую очередь в низковольтных источниках питания.