12к-фазная компенсированная система электропитания

(19) (11) 1) 4 Н 02 М 712 О ЗОБ НИ ТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСКО 1 2 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Челябинский политехнический институт им, Ленинского комсомола(57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока, и наоборот. Цель изобретения - снижение установленной мощности, уменьшение потерь электрической энергии и повышение эффективности ис- пользования конденсаторной батареи компенсирующего устройства. Система содержит в каждом преобразовательном блоке по два преобразовательных трансформатора (ПТ) и по два шестифазных преобразователя, выполненных на вентилях по нулевой схеме и подключенных к вентильным обмоткам ПТ, соединенным по схемам прямой и обратной звезд. Нулевые выводы этих звезд объединены. В цепь сетевых или вентильных обмоток ПТ включено компенсирующее устройство из трансформатора и трехфазной батареи конденсаторов. Введение в каждый ПТ дополнительного стержня, включенного параллельно основным, обеспечивает возможность протекания мапштного потока третьих гармоник, приводящих к выравниванию мгновенных значений вторичного напряжения смежных фаз ПТ. Возникаюц 1 ая на конденсаторной батарее четырехкратная а частота напряжения приводит к уменьшению угла сдвига фаз между первыми гармониками сетевых ЭДС и тока и улучшению М ф формы сетевого тока. Гармоники магнитного потока порядка 6 пзамыкаются за счет введения магнитного шунта. Расположение Я основных стержней в пространстве на равных расстояниях от дополнительного стержня со сдвигом на 120 повышает симметрию магнитной цепи. 3 з. и. ф-лы, 3 ил.Формула изобретения 50 55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока и наоборот с высоким коэффициентом мощности.Цель изобретения - снижение установленной мощности, уменьшение потерь электрической энергии и повышение эффективности использования конденсаторной батареи , 12 К-фазной компенсированной системы элек, тропитания.На фиг, 1 представлена схема 12 К-фаз, ной компенсированной системы электропи тания для случая, когда К=1 и трансфор маторы шестифазных преобразователей выполнены на самостоятельных магнитопроводах; на фиг. 2 - то же, для случая, когда , ,трансформаторы шестифазных преобразова телей выполнены на едином магнитопроводес магнитным шунтом; на фиг. 3 - то же, для случая, когда трансформаторы шести фазных преобразователей выполнены на маг, нитопроводах, основные стержни которых расположены в плоскостях, сдвинутых в пространстве на 120.Система содержит компенсирующее устройство 1, шестифазные трансформаторы 2 и 3, на трех основных стержнях которых 4 и 5 расположены сетевые 6 и 7, вентильные 8 - 11 обмотки, дополнительные стержни магнитопроводов шестифазных преобразователей 12 и 13 (пунктиром на фиг, 1 пока, зано выделение второй части дополнитель-ного стержня), магнитный шунт 14 (фиг. 2),а также нулевые шестифазные вентильныегруппы 15 и 16, Вентильные обмотки 8, 9 и 10, 11 соединены соответственно в прямук) и обратную звезды, к концам которых подключены входы вентильных групп 15 и 16, выход которых, а также нулевые выводы указанных звезд вентильных обмоток образуют выводы для подключения нагрузки. Сетевые обмотки 6 и 7 трансформаторов 2 и 3 соединены по схемам, обеспечивающим сдвиг вторичных фазных напряжений трансформаторов на 30 эл. град. Дополнительные стержни 12 и 13 включены в магнитную цепь соответствующих трансформаторов параллельно к основным стержням 4 и 5. Компенсирующее устройство может иметь и иное исполнение с включением компенсирующего трансформатора не только со стороны сетевых, но и со стороны вентильных обмоток трансформаторов.Система работает следующим образом.При подключении системы к питающей сети напряжения на вентильных обмотках 8, 9 и 10, 11 преобразовательных трансформаторов 2 и 3 в силу различия схем соединения сетевых обмоток 6 и 7 образуют две сдвинутые на 30 эл. град. шестифазные симметрич 5 О 5 20 25 30 35 40 45 ные системы напряжений. Подключение дополнительного стержня 12 (13) к основным 4 (5) трансформаторов 2 и 3 создает возможность беспрепятственного протекания магнитного потока третьих гармоник. В результате напряжения на обмотках 8, 9 и 10, 11, кроме основной, содержат треть гармоники. Эти гармоники выравнивают мтновенные значения вторичного напряжения очередной и предыдущей фаз трансформаторов 2 и 3. В вентильных группах 15 и 16 создается условие для проведения тока двумя вентилями одновременно. Амплитуда вентильного тока составляет половину выпрямленного тока шестифазной вентильной группы, а его длительность 120 эл. град несмотря на отсутствие в системе двух фазных уравнительных реакторов. Указанный сдвиг на 30 эл. град, обеспечивает 12 К-фазный режим преобразования. С помощью компенсирующего трансформатора в конденсаторах компенсирующего устройства 1 выделяются гармоники вентильных токов порядка бп + 1(и = 1, 3, 5 ). Эти гармоники перезаряжают конденсаторы. Напряжения на конденсаторах, трансформируясь в контуры коммутации вентилей, обеспечивают их искусственную коммутацию, что приводит к повышению коэффициента мощности системы за счет уменьшения угла сдвига фаз между первыми гармониками сетевых ЭДС и тока. С увеличением К повышается фазность системы, что приводит к дополнительному увеличению коэффициента мощности за счет улучшения формы сетевого тока.Выполнение трансформаторов обоих шестифазных преобразователей каждого двенадцатифазного блока на едином магнитопроводе, разделяемом по высоте на две равные части магнитным шунтом (фиг. 2), служащим для замыкания гармоник магнитного потока порядка бп+ 1 и имеющим малое сечение, обеспечивает дополнительное снижение установленной мощности и потерь энергии в стали трансформаторов.Согласно фиг. 3, основные стержни магнитопровода каждого преобразовательного трансформатора системы по отношению к дополнительному расположены на равном расстоянии в плоскостях, сдвинутых в пространстве на 120. 1. 12 К-фазная компенсированная систе ма электропитания, содержащая К 12-фазных преобразовательных блоков, состоящих каждый из трехфазного компенсирующего устройства, включающего трехфазную конденсаторную батарею и компенсирующий трансформатор, обеспечивающий подключение конденсаторной батареи на соответствующие гармоники вентильных токов, идвух шестифазных преобразователей, каждый из которых состоит из преобразовательного трансформатора, на трех основных стержнях магнитопровода которого расположены одна трехфазная сетевая и две соединенные по схемам прямая звезда и обратная звезда соответственно трехфазные вентильные обмотки и подключенной к вентильным обмоткам нулевой шестифазной вентильной группы с выходным выводом, образующим первый вывод для подключения нагрузки, причем сетевые обмотки трансформаторов шестифазных преобразователей каждого двенадцатифазного блока соединены по схемам, обеспечивающим сдвиг вторичных фазных напряжений трансформатора на 30 эл. град., отличающаяся тем, что, с целью снижения установленной мощности, уменьшения потерь электрической энергии и повышения эффективности использования конденсаторной батареи, магнитопровод трансформатора каждого шестифазного преобразователя снабжен дополнительным стержнем, включенным в магнитную цепь трансформатора параллельно к основным стержням, нулевые точки звезд вентильных обмоток непосредственно объединены, образуя второй вывод для подключения нагрузки, а конденсаторная батарея компенсирующего устройства посредством компенсирующего трансформатора включена на токи гармоник вентильных токов порядка бп+.1, где и=1,3, 5,2. Система по и. 1, от.гичающаяся тем, что дополнительный стержень у всех преобразовательных трансформаторов разделен на две равные по площади поперечного сечения части, каждая из которых подключена к крайним основным стержням магнитопровода. 3. Система по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения симметрии магнитной цепи трансформаторов, основные стержни магнитопровода каждого преобразовательного трансформатора по отношению к дополнительному расположены на равном расстоянии в плоскостях, сдвинутых в пространстве на 120 геометрических град.4. Система по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что трансформаторы обоих шестифазных преобразователей каждого 12-фазного блока выполнены на едином магнитопроводе, разделенном по высоте на две равные части магнитным шунтом, на первую из которых уложена сетевая и две вентильные обмотки трансформатора первого преобразователя, а на вторую - сетевая и две вснтильные обмотки трансформатора второго преобразователя.Составитель Л. УсТехред И. Верее Тираж 685го комитета СССР по де сква, Ж - 35, Раушска афическое предприятие,тинкина Корректор Поди исиое пам изобретений наб., д. 4/5