Преобразователь переменногонапряжения b постоянное

СПИ "% и 794697 Союз Советских Соыиалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.01.81(51) М. Кл.зН 02 М 7/06 Государственный комитет ло делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ1Изобретение 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 1 Ц.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 которои подключена к одному из выходных выводов, к каждому из ее концов подключен 2вентиль, а между каждыми двумя обмотками смежных фаз включена компенсационная обмотка (21.Однако эти преобразователи имеют знаб чительную установленную мощность.Целью изобретения является снижениеустановленной мощности.Это достигается тем, что в преобразователь переменного напряжения в постоян ное, содержащий вентили и трансформаторс 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 вы.водов, к каждому из ее концов подключен 2 о вентиль и между каткдыми 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 одз 0 ним из начал обмоток этой звезды.Ф 4уравнительным 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 10 180 эл. град., т. е. в любой момент временив проводящем состоянии находится три вентиля, Соответственно в три раза снижается и среднее значение тока через каждый вентиль по сравнению с прототипом, где каж дый вентиль находится в проводящем состоянии по 60 эл. град. (см. фиг, 2 а).Однако режим токораспределения повторичным обмоткам 3, 4 благодаря наличию компенсационных обмоток оказывает;0 ся существенно отличным от известныхсхем трижды двухфазных преобразователей 123Рассмотрим работу одного из треугольНИКОВ азс 4 Ь 5.25 Допустим, что в момент 1 в начинает работать фаза а, и работает вентиль 6 (см.фиг. 1).Поскольку встречно-параллельно фазеа, оказываются подключенными согласно последовательно между собой соединенныефазы с 4, Ь 5, происходит перераспределение тока - по этим обмоткам в соотношении3 В момент времени 1, происходит вырав.нивание напряжений на вторичных обмотках а, и с 4. Обе обмотки работают парал лельно и независимо в течение интервалавремени 1, - 1 г - 1 з через вентили 6 и 7, про 1 Дпуская тОки /а, = 1 с, -- Поскольку В про3водящем состоянии находятся оба вентиля 45 6 и 7, через компенсационную обмотку Ь 5выпрямленный ток не протекает.В момент времени 1 з потенциал началаобмотки с 4 оказывается выше потенциала конца обмотки а,. Вентиль 6 запирается и 50 в проводящем состоянии остается тольковентиль 7. Происходит очередное перераспределение тока вентиля 7 по вторичным е Ф 1 ф 794697.3,На фиг. 1 дана принципиальная схемапреобразователя; на фиг. 2 а - е - формытоков и напряжений, характеризующих ра.боту преобразователя.Схема преобразователя содержит трансформатор 1 с первичными обмотками 2 ивторичными обмотками 3, 4, 5 (фазы вторичных обмоток - аз, а 4, Ьз, Ь 4, сз, с 4, акомпенсационные обмотки - а 5, Ь 5, сз),вентили 6 - 11 и уравнительный реактор 12.Концы первичной обмотки 2 трансформатора 1, соединенной в звезду, образуютвходные выводы преобразователя. Общаянулевая точка его вторичных обмоток 3, 4,соединенных в прямую и обратные звездыи 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 ксвободным фазным концам обмоток трехфазного уравнительного реактора 12, объединенные начала которых образуют второйвыходной выводы преобразователя.Преобразователь работает следующимобразом.При подаче на вход преобразователя питающего напряжения на его вторичных обмотках формируется шестифазное переменное напряжение Е,. Поскольку фазные концы и начала обеих вторичных обмоток 3, 4трансформатора 1 подключены к выходнымзажимам преобразователя через пары вентилей 6 и 9, 10 и 7, 8 и 11 и фазные обмотки уравнительного реактора, происходитнезависимое выпрямление трех однофазныхвторичных напряжений по трем двухфазным выпрямителям со средней точкой, образованным указанными парами вентилейи фазными вторичными обмотками 3, 4трансформатора 1.Поскольку амплитуды переменных напряжений, формируемых на выходах указанных двухфазных выпрямителей, сдвинуты между собой по фазе на 60 эл. град. навыходных зажимах преобразователя формируется шестипульспое постоянное напряжение, величина которого представляет собой среднее арифметическое от мгновенныхзначений выпрямленных напряжений отдельных трех двухфазных выпрямителей:У = - (13 ы,з+ 1-1 о,7+ 1 Ао,1) 2 ,1Саа = -- И Сс= ва= -- 3 33 3Как видно из фиг. 2 а, число пульсаций выпрямленного напряжения на выходных зажимах преобразователя равно 6, а амплитудное и среднее значение его равны соответственно23 1 2 Ег и 0,9 Ег.Выравнивание напряжений всех фаз вторичных обмоток 3, 4 трансформатора 1 в любой момент времени обеспечивается обмоткам в соотношении 1 с= -55 3 3 1 д- 1, =1 ь 3 3В момент времени 14 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 обмоточ Ь ных треугольника.794697 5На фиг. 2 б - д приведены формы токов,протекающих через вторичные обмоткипреобразователя при работе его на активную нагрузку. Видно, что каждая фазавторичных обмоток 3, 4 проводит ток в течение 240 эл. град. Каждый импульс токасостоит из трех ступеней.Для фазных обмоток 3 (прямая звезда)2 дпервая ступень составляет - длительз зкостью в 60 эл. град., вторая ступень составляет - длительностью в 120 эл. град.зи третья ступень составляет - длитель 1 цз зцостью 60 эл. град.Для фазных обмоток 4 (обратная звезда) первая и третья ступени тока меняютсяместами.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 15= -131,зВследствие описанного токораспределения по вторичным обмоткам трансформатора суммарный ток (поток) по стержняммагнитопровода трансформатора оказывается скомпенсированным, магнитная система трансформатора оказывается уравновешенной относительно потока утроенной частоты и преобразователь может работатьпри соединении первичной обмотки трансформатора в звезду.Благодаря тому, что проводимость вентилей увеличена с 60 до 180 эл. град среднее значение протекающего через пих токаснизилось 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 обмот 6ках трансформатора до 240 эл. град. (т. е.в два раза по сравнению с прототипом) при соответствующем снижении максималь.ного тока в три раза, а также снижению в три раза тока в компенсационных обмотках расчетная мощность трансформатора снижается до 1,35 Рс 1,Дополнительным конструктивно-технологическим эффектом можно считать сни О жение действующего значения тока вторичных обмоток трансформатора при одновременном увеличении их напряжений с до1,35о 9 т с в 1 5 раза гто значительно упро щает конструктивное исполнение низковольтных и сильноточных трансформаторов. В частных случаях этот факт может выступать и решающим при выборе конк О ретной схемы преобразователя. Формула изобретения Преобразователь переменного напряже ния в постоянное, содержащий вентили итрансформатор с трехфазной первичной обмоткой, соединенной в звезду и подключенной к входным выводам, и двумя трехфазными вторичными обмотками, одна из ко- ЗО торых соединена в прямую, а другая - вобратную звезды, причем вторичные обмотки объединены в шестифазную звезду, нулевая точка которой подключена к одному из выходных выводов, к каждому из ее 35 концов подключен вентиль, а лежду каждыми двумя обмотками смежных фаз включена компенсационная обмотка, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью сни;кения установленной мощности, дополнительно введен 4 О 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 сое 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 СССРКо 547946, кл. Н 02 М 7/02, 1975.2. Авторское свидетельство СССР позаявке Мо 2608665/24-07, кл. Н 02 Ч 7/02,.1978., Раушская наб д. одписное Изд.140 ПО Поиск Государ по делам изобр 13035, Москва, Жсаз 865 Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполком Составитель Л. Устинкииа Редактор Т, Загребельная Техред Л. Куклина Коррекгоры О, Силуянова и О. Тюрина