Преобразователь переменного напряжения в постоянное

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (22) Заявлено 070180 (21) 2865844/24-07 511 М. КЛ.З с присоединением заявки М Н 02 М 7/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийИзобретение относится к силовойпреобразовательной технике и можетнайти применение в низковольтных исильноточных вторичных источниках постоянного тока.Применительно к выходным напряжениям порядка 6 - 48 В и токам в тысячи и десятки тысяч ампер (дляэлектросварки, гальваники, электролиза, электрохимической обработки металлов и т.д.) наиболее предпочтительными из известных схем являются шестифазные преобразователи переменногонапряжения в постоянное, выполненные на основе трех" фазного трансформатора с двумя . вторичными обмотками, подключенными объединенными софазными началами и концами через трехфазный уравнительный реактор к одному из выход- ныХ выводов преобразователя, а свободными началами и концами.через вентили - ко второму выходному , выводу преобразователя. Основными достоинствами их являются хороший коэффициент использования вентилей по току благодаря большой (в теЧение 180 эл. град.) длительности проводящего состояния, а также относительно высокое значение вторичного напряжения по отиошению к выходному (1,11 В) - показательочень важный при проектированиинизковольтных преобразователей (1) .Недостатками преобразователейпеременного напряжения:в постоянное,выполненных по так называемой трижды двухфазной схеме с трехфаэнымуравнительным реактором, являютсяих практическая неработоспособностьпри соединении первичной обмоткитрансформатора в звезду из-за нали"чия третьей гармоники, высокая установленная мощность трансформаторно-дроссельного оборудования(1,35 Ро+ 0,19 Ро) и повышенные массогабаритные показатели уравнительного реактора из-за наличия подмагничивающего постоянного потока вего магнитопроводе,Наиболее близким к заявленномуявляется преобразователь переменного напряжения в постоянное, выполненный на основе трехфазного транс 25 форматора с двумя вторичными обмотками, одни начала и концы которыхподключены через вентили к одномуиэ выходных выводов преобразователя,а второй выходной вывод преобразо 30 вателя образован объединеннымисредними выводами трехфазного уравнительного реактора, смежные по Фазе пары начал и концов обмоток которого подключены к свободным невентильным синфазным началам и концамнторичных обмоток трансформатора,Эа счет наличия трехфазного уравнительного реактора преобразователь работает в режиме трижды двухфазного выпрямления с проводимостью вен 1 О тилей обмоток трансформатора по180 эл.град. и не имеет постоянного подмагничивающего потока в магнитопроводе реактора за счет выполнения обмоток последнего с отпайками (2,Недостатками этого преобразователя являются повышенная установленная мощность трансформаторного оборудования за счет однотактного режима. работы вторичных обмоток трансформатора (1,35 Р/) и практически неработоспособность преобра 15 20 зователя при соединении его первичной обмотки н звезду.Цель изобретения - снижение установленной мощности оборудования.Эта цель достигается тем, что н преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехВторичные обмотки трансформатора также могут быть соединены н пря мую и обратную звезды.На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг.2 а - ж - диаграммы токов и напряжений, характеризующие его работу. 50 Преобразователь содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой .2 и двумя вторичными 3 и 4, вентили 5 10 и уравнительный реактор 111 Концы первичной обмотки /2 трехфазного трансформатора 1, соединенные, например, н звезду, образуютвходные зажимы преобразователяВторичные обмотки 3 и 4 трансформатора 1 соединены в прямой и обратный треугольники (либо звезды) иподключены началами и концами черезвентили 5 - 7 и 8 - 10 к одному извыводов и через софазные полуобмотки уравнительного реактора 60 фазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, начала одной из которых и концы другой подключены через вентили к одному из входных вынодов, и трехфазный уравнительный реактор, средние выводы обмоток которого подключены ко второму выходному выводу, начала и концы обмоток уравнительного реактора подключены к софазньй вентильным началам и концам вторичных обмоток трансформатора.Вторичные обмотки трансформатора, 40 могут быть соединены н прямой иобратный треугольники./ 11 - ко второму выходному выводу преобразователя.Пусть преобразователь работает на активно-индуктивную нагрузку (не показана).При подаче переменного напряжения на вход преобразователя на нторичных обмотках 3 и 4 трансформатора 1 формируются прямая и обратная системы трехфазных вторичных напряжений (фиг. 2 а). Благодаря жесткой магнитной связи между фазными полу- обмотками уравнительного реактора преобразонатель обеспечивает шести- импульсный режим выпрямления в триждыдвухфазном режиме с однотактным режимом работы всех полу- обмоток уравнительного реактора с длительностью тактового состояния по 180 эл, град. Это означает, что фазные полуобмотки уравнительного реактора 11 проводят ток величиной в 1/3 от полного выпрямленного тока по очереди в .течение 180 эл,град. При этом первые гармоники всех трех фаз уравнительного реактора сдвинуты между собой по фазе на 120 эл.град. (Фиг. 2 б,в,г),Соответственно пс 180 эл.град. в проводящем состоянии находятся и вентили 5 - 10, пропуская ток величиной в 1/3 1 о поочередно через 60 эл.град.в порядке 5,10, 68, 7 и 9 (фиг. 2 б,в,г). Через вторичные обмотки 3 и 4 трансформатора 1 токораспределение оказывается несколько отличным.Пусть в момент времени 1=0по фазе А (фиг; 1) формируется положительная полуволна напряжения (фиг, 2 а). Выпрямленная (и сглаженная) полунолна тока протекает по контуру: вентиль 5 - фаза А 3, шунтированная последовательно соединенными фазами Вз, СЗ - полуобмотка (нижняя левая) уравнительного реактора 11 и выходные зажимы с нагрузкой, В цепи Фазных вторичных обмоток трансформатора ток вентиля 5 и полуобмотки реактора 11, равный 1/3 1, делится в соотношении 2:1 между Фазой Аэ и фазами ВЗ, СЗ (Фиг. 2 ж) . Аналогичные контуры протекания выпрямленного тока образуются и при появлении поочередно через 120 эл.град. положительных полуволн напряжения на фазах Ви С. Следонательно, результирующий ток каЖдой .из фаз вторичной обмотки 3 складывается из основной положительной полуволны тока в 2/9 1 длительностью в 180 эл.град. и двух дополнительных отрицательных полу- волн тока в 1/9 1 длительностью в 180 эл.град, и следующих через интервалы н 120 эл.град, Сумма этих импульсов тока представляет собойдвухполярные, двухступенчатые симметричные импульсы тока общей длительностью по 180 эл.град с длительностью ступеней по 60 эл,град,и величиной тока первой ступени в1/9 1, и второй ступени в 2/9 Х(фиг.2 д,е,ж).Такие же токи протекают и черезфазы вторичной обмотки 4, За счет.того, что в предлагаемой схеме вторичные обмотки трансформатора работают в двухтактном (а не в однотактном) режиме, установленная мощностьтрансформатора в них снижается с1,35 Р, до 1,05 Р,:, т.е. примернона 30(как в трансформаторах из вестных мостовых схем).ПосКольку в результирующем токе,протекающем по вторичным обмоткамтрансформатора, отсутствует третьягармоника, преобразователь работоспособен и при соединении первичнойобмотки трансформатора в звезду.Отсутствует и подмагничивание магнитопровода уравнительного реактора,Дополнительным конструктивно тех-.нологическим эффектом можно считатьснижение действующего значения токаво вторичных обмотках трансформатора, за счет перераспределения егопо фазам, позволяющее упроститьконструктивное выполнение обмотоктрансформатора при больших выходныхтоках преобразователя, когда требуются провода (шины) большогосечения,При необходимости согласованиянапряжений, например увеличения выходного напряжения, вторичные обмотки трансформатора могут быть соединены в прямую и обратную звезды.При этом выходное напряжение Увеличится в 1,73 раза, но установленная мощность трансформатора останется такои же, равной 1,05 Р,Однако для низких выходных напряжений более целесообразно соединение вторичных обмоток .в треугольники эа счет большого (в 1,73 раза вольт на виток) и меньшего (в 1,73 раза) сечения проводов вторичных обмоток.Формула изобретения1. Преобразователь переменногонапряжения в постоянное, содержащийтрехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, начала одной иэкоторых и концы другой подключенычерез вентили к одному иэ входныхвыводов,и трехфазный уравнительныйреактор, средние выводы обмоток которого подключены ко второму выходному выводу, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения ус тановленной мощности оборудования,начала и концы обмоток уравнительного реактора подключены к софазньмвентильньм началам и концам вторичных обмоток трансформатора. р 5 2. Преобразоватепь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что вторичные обмотки трансформатора соединены в прямой и обратный треугольники.З 3. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что вторичные обмотки трансформатора соединены в прямую и обратную звезды.35 Источники информации,принятые во внимание ври экспертизе1. Раэмадэе Ы.М, Преобразовательные схемы и системы. М., фВысшаяшкола, 1967, с. 62.40 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2702213,кл.Н 02 И 7/08,20.12.78.920995 Составитель Е.Мельниковаедактор Л,Плисак Техред А. БабинецКорректор С.Що 4/70 ТиражПоВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д нсное Заказ илиал ППП .Патент, г. ужгород, ул. Проектна