Преобразователь переменного напряжения в постоянное двухполярное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 135 2 М 7/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ одного ССРО,Р84.ГО НА ект- вано с 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Ленинградский институт втранспорта(57) Изобретение относится кротехнике и может быть исполь для электропитания устроиств, требую щих двух разнополярных постоянных напряжений. Цель изобретения - повышение КПД и надежности. Напряжения на выходных выводах 12,13,14 равны по модулю и имеют соответствующую полярность в течение всего периода выпрямления. При коротком замыкании нагрузки возникает режим резонанса, защищающий источник от предельного тока . В качестве комплексных сопротив" лений 3,4,5,6 могут использоваться емкости, индуктивности, в частности обмотки трансформатора и фаэной обмотки асинхронного электродвигате;ля, 2 з,п.ф-лы, 8 ил.еИзобретение относится к электро. технике и может быть использованогдля электропитания устройств, требующих двух разнополярных постоянных напряжений.Цель изобретения - повышение КПД и надежности.На фиг.1 приведена схема преобразователя переменного напряжения в 10 постоянное двухполярное;.на фиг,2 - графики напряжений и токов, поясняющие работу преобразователя; на фиг.3-6 - варианты выполнения схемь преобразователя; на фиг,7,8 - экви . валентные схемы (по переменному току) для нагрузок преобразователей, выполненных как показано на фиг.5,6соответственно.Преобразователь переменного напря жения в постоянное двухполярное содержит два входных вывода 1 и 2, четыре комплексных сопротивления 3-6, однофазный мостовой выпрямитель 7, содержащий диоды 8-11, три выходных вывода 12-14, Первый входной вывод 1 соединен с первым выходным выводом 12, Первое .комплексное сопротивление 3 и второе комплексное сопротивление 430 одними выводами подключены к второму входному выводу 2, а другими - к диагонали переменного тока выпрямителя 7 и к соответствующим выводам 15, 16 третьего 5 и четвертого 6 комплексных сопротивлений, свободные выводы комплексных сопротивлений 5,6 объединены и подключены к первому входному выводу 1, При этом комплексные сопротивления 3-6 равны соответственно:400К+1 1,3 1где 11,1 в комплексы действующихф ззначений соответственнонапряжения однофазногоисточника питания и тока короткого замыкания преобразователя;К - некоторая постоянная 50(К)0), отношение выходного напряжения к входному напряжению.На фиг,3 приведена схема варианта выполнения преобразователя, изображенного на фиг,1, в котором комплексные сопротивления 3-5 выполнены в виде емкостей 17-19, а комплексное сопротивление 6 - в виде первой фазной обмотки 20 асинхронного конденсаторного электродвигателя 21, вторая фазная обмотка 22, которая включена между входными выводами 1 и 2.На фиг,4, приведена схема вариантавыполнения преобразователя, изображенного на фиг.1, в котором комплексные сопротивления 3,5 выполнены соответственно в виде первой 20 и второй 22 фазных обмоток, асинхронногоконденсаторного электродвигателя 21,комплексное сопротивление 4 выполнено в ниде индуктинности 23, а комплек -сное сопротивление 6 выполнено в виде емкости 24.На фиг.5 приведена схема варианта выполнения преобразователя, изображенного на фиг,1 в котором комплексные согротивления 3,5 выполненыв виде соответственно первичной 25и вторичной 26 обмоток. трансформатора 27, комплексное сопротивление 4в виде емкости 28, а комплексное сопротивление 6 равно бесконечности( отсутствует),На фиг.б приведена схема вариантапреобразователя, изображенного нафиг.1, в котором комплексные сопротивления 4,5 выполнены в виде соответственно первичной 25 и вторичной 26обмоток трансформатора 27, комплексное сопротивление 3 - в виде емкости 29, а комплексное сопротивление 6равно бесконечности (отсутствует ).Преобразователь переменного напряжения в постоянное двухполярное(фиг,1) работает следующим образом.При отсутствии нагрузки 30 включенной между выводами 12,13, и нагрузки 31, включенной между выводами 14,13 ток 1.,(1), протекающий черезкомплексные сопротивления 3,4, опережает по фазе на угол И 2 переменноенапряжение Ц(1)=У зпы 1 источника переменного напряжения, подключенногок входным выводам 1 и 2, а ток ( ),протекающий через комплексные сопротивления 5 и 6 отстает от напряженияБ(+ ) по фазе на угол Т/2 (фиг,2 а,г).При работе преобразователя в первый полупериод 0ю 1 ( й потенциал вынодау О, а потенциал вывода(О.ЫСоответственно будут открыты диоды 8,9, В этот полуиериод напряжение между выходным выводом 13 и выходным выводом 12 равно у (:)7,0 (фиг 2 е) аЬ /напряжение между выходным выводом 14(фиг,.2 ж).В следующий полупериод потенциалвывода является отрицательным, а потенциал вывода - положительным. Соответственно будут открыты диоды 10 и 11,В этот полупериод напряжение междувыходным выводом 13 и выходным выводом 12 равно(С ) О, а напряжение16между выходным выводом 14 и выходным 10выводом 12 равно (у (С ) г О,1Таким образом, преобразователь осуществляет двухполярное двухтактноевыпрямление и напряжения на выходныхвыводах преобразователя равны по моду лю и имеют соответствующую полярностьв течение всего периода выпрямления,При коротком замыкании нагрузки,т,е, при коротком замыкании резисторов 30 и 31, происходит закорачивание комплексных сопротивлений 3 и 5,При этом ток (С ) от источника переменного напряжения протекает по параллельно соединенным комплекснымсопротивлениям 4 и 6, образующим параллельный резонансный контур, Вконтуре возникает режим резонанса тока и общий ток (С)=0, Таким образом в преобразователе исключено влияние предельного режима работы (корот Окого замыкания нагрузок) на источникпеременного напряжения.Преобразователь (фиг. 3) работаетследующим образом.При подаче переменного однофазного напряжения на входные выводы 1 и 2по обмоткам 20 и 22 текут токи, сдвинутые по фазе. Роль фазосдвигающегоэлемента выполняет емкость 19, Приэтом ротор электродвигателя 21 приходит во вращение. Если требуется охлаждать диоды 8-11 в процессе работы,то нагрузкой электродвигателя 21 может служить вентилятор для обдува 45диодов 8-11, При этом процесс двухтактного двухполярного выпрямленияпроисходит аналогично процессу в преобразователе, изображенном на фиг,1,Аналогично работает и преобразователь, приведенный на фигПреобразователь на фиг.5 работаетследующим образом,При подаче переменного однофазногонапряжения на входные выводы 1 и 2по первичной обмотке трансформатораи емкости протекает ток, отстающийпо фазе на угол - 1/2, Напряжение напервичной обмотке 25 будет синфазнос входным напряжением, Вторичная обмотка 26 трансформатора 27 создает на выводе 16 противофазное напряжение. Дополнительным преимуществом данной схемы является выравнивание напряжений на выходных выводах и при несимметричной нагрузке (фиг.7).Временные диаграмм данной схемы совпадают с приведенными на фиг.2,Преобразователь (фиг,б) работает аналогично. Его дополнительное преимущество - повышенная жесткость выходной характеристики (фиг.8). Формула изобр етения 1, Преобразователь переменного напряжения в постоянное двухполярное, содержащий два входных вывода, первый из которых является также первым выходным выводом, четыре комплексных сопротивления, первое и второе из них одними выводами подключены к второму входному выводу, а другими - к диагонали переменного тока однофаэного мостового выпрямителя и к соответствующим выводам третьего и четвертого комплексных сопротивлений, свободные выводы которых объединены, диагональ постоянного тока мостового однофазного выпрямителя образует второй и третий выходные выводы, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения КПД и надежности, объединенные выводы третьего и четвертого комплексных сопротивлений подключены к первому, входному выводу, при этом первое, второе, третье и четвертое комплексные сопротивления равны соответственно: Й,КК О, К Ц91+К 1 - комплексы действующих Означений соответственно напряжения однофазного источника питания и тогде У,ка короткого замыкания преобразователя;К - некоторая постоянная(К)0), отношение выходного напряжения к входному напряжению. 2, Преобразователь по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что первое, третье и четвертое комплексные сопротивления выполнены в виде емкостей, а второе комплексное сопротивление5 135615 выполнено в виде первой фазной обмотки асинхронного однофазного конденсаторного электродвигателя, вторая фазная обмотка которого включена между входными выводами, 53. Преобразователь по п.1, о т - л и.ч а ю щ и й с я тем, что третье О6и четвертое комплексные сопротивления выполнены в виде первичной и.вторичной обмоток трансформатора, включенных встречно, второе комплексное сопротивление равно бесконечности, а первое комплексное сопротивление вы" полнено в виде емкости,по делам изобретении и 13035, Москва, Ж, РауПодписиета СССР ткрыти кая на