Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное

ОП ИСАНИЕ И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯСоюз Советских Социалистических Реслублик(22) Заявлено 28.0 с присоединением з (23) Приоритет -Опубликовано Дата опублико 77 (21) 2480219/24-0 51) М, Кл, Н 02 М 7/06 явки-осударстаенный комет СССР по делам нзобретвнн н открытнй(54) ТРЕХФАЗНЫЛ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОИзобретение относится к области электротехники, а именно к высоковольтным выпрямителям для питания потребителей постоянного тока, в частности, мощных радиотехнических устройств и установок электроннолучевой технологии.Известны высоковольтные преобразователи трехфазного переменного напряженияв постоянное, содержащие трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого подключены к вентильным мостам 11.Недостатком известных устройств является аномальное завышение напряженияпри холостом ходе, что является опаснымпри питании ряда потребителей постоянноготока, таких как электроннолучевые пушки,радиотехнические установки, весьма критичные к завышению питающего напряженияввиду возможных пробоев в вакуумных системах. Это вызывает необходимость включения на выходе выпрямителя балластногосопротивления непосредственно либо черезстабилитрон, что значительно снижает надежность устройства,Причиной аномального завышения напряжения холостого хода выпрямителя является наличие значительных паразитныхемкостей между выводами высоковольтныхфазных обмоток трансформатора и землей.Известен также трехфазный преобразовательпеременного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, имеющийтри вторичные обмотки, каждая из которыхснабжена внутренним и наружным электростатическими экранами и подключена к однофазному вентильному мосту, причем всемосты соединены по выходу параллельно 2.В этом устройстве также имеет местоаномальное завышение напряжения при холостом ходе, что делает устройство ненадежным.Цель изобретения - повысить надежность устройства,Это достигается тем, что в трехфазномпреобразователе переменного напряженияв постоянное, содержащим трансформатор,имеющий три вторичные обмотки, каждаяиз которых снабжена внутренним и наружным электростатическими экранами и подключена к однофазному вентильному мосту,причем все мосты соединены по выходу параллельно, а один из выходных выводов50 55 заземлен, каждая из вторичных обмоток снабжена средним выводом, к которому подключены соответствующие электростатические внутренний и наружный экраны.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2, 3 и 4 - примеры конструктивного исполнения (на фиг, 3 - вариант исполнения высоковольтной обмотки в случае слоевого исполнения, а на фиг. 4 - в случае катушечного исполнения).Устройство (см. фиг. 1) содержит трехфазный трансформатор 1, высоковольтная сторона которого состоит их трех вторичных обмоток 2, 3, 4. Каждая из этих обмоток подключена к однофазному вентильному мосту 5, 6 и 7, каждый из которых состоит из четырех высоковольтных плеч.Все три моста включены параллельно, обеспечивая на выходе шестикратные пульсации выпрямленного напряжения.На выходе устройства включен защитный реактор 8, а положительный вывод заземлен.Первичная обмотка 9 трансформатора 1 подключается к питающей сети переменного тока. Трансформатор снабжен заземленным электростатическим экраном 1 О, расположенным между первичной и вторичными обмотками,Каждая высоковольтная (вторичная) обмотка 2, 3 и 4 снабжена внутренним 11 и наружным 12 электростатическими экранами, подключенными к среднему выводу каждой из обмоток 2, 3 и 4.Эквивалентная паразитная емкость между экранами 10 и 11 и заземленными деталями обозначена конденсатором 13,Емкость 14 на выходе устройства, а 6 паразитные емкости между выводами фазных обмоток и землей при отсутствии экранов 11 и 12 обозначены на фиг. 1 как сосредоточенные емкости 15 и 16. На магнитопроводе трансформатора 1 расположена первичная обмотка 9, поверх которой находится заземленный электростатический экран 10. С учетом изоляционного промежутка между обмотками далее концентрически расположен внутренний электростатический экран 11 и вторичная обмотка 2 (3, 4) .Устройство работает следующим образом, Каждая однофазная мостовая схема выпрямления обеспечивает самостоятельно двухполупериодное выпрямление на своем выходе. Поскольку напряжение между фазами трансформатора сдвинуто на 120, в результате на выходе параллельно включенных выпрямительных мостов 5, 6 и 7 обеспечиваются пульсации, эквивалентные шестифазной схеме выпрямления Ларионова.При холостом ходе устройства напряжение на его выходе не может превышать максимального значения фазного напряжения, однако из-за наличия паразитных 5 1 о 15 го г 5 зо 55 40 45 емкостей 15 и 16 между высоковольтными выводами и заземленными деталями наблюдается существенное завышение выходного напряжения.Особенное сильно это сказывается в случае слоевой обмотки, когда паразитная емкость 15, подключенная к внутреннему выводу, значительно превышает паразитную емкость 16, подключенную к наружному выводу.При этом из-за возникновения эффекта удвоения напряжения на выходе устройства, т, е. на емкости 14, напряжение завышается.Благодаря установке внутренних 11 и наружных 12 экранов и полной экранировке обмотки устраняются паразитные емкости 15 и 16, подключенные к выводам обмотки и создающие эффект удвоения выпрямленного напряжения.При подключении экранов 11 и 12 к средней точке обмотки 2 (3, 4) паразитная емкость, образованная экранами на землю 13, на процесс удвоения оказать влияние принципиально не может и величина емкости при этом не имеет значения.Применительно к однофазному выпрямителю схема работает следующим образом.В один из полупериодов изменения питающего напряжения происходит заряд емкости 15 до максимального значения фазного напряжения. Одновременно до указанного значения напряжения заряжается емкость 4 на выходе устройства.В следующий полупериод изменения питающего напряжения напряжение на емкости 15 оказывается включенным последовательно с напряжением на фазной обмотке 2 (или 3, 4) и емкость 15 разряжается на емкости 16 и 14.При равенстве емкостей 15 и 16 к моменту достижения напряжением на обмотке 2 максимального значения емкость 15 успевает полностью разрядиться на емкость 16, и напряжение на выходе оказывается равным максимальному значению напряжения на фазе трансформатора.Однако при неравенстве указанных емкостей и затяжном холостом ходе устройства напряжение на емкостях 16 и 14 оказывается выше указанного значения. Величина завышения напряжения в количественном отношении зависит от соотношения емкостей 14, 5 и 16 и длительности холостого хода.Практически указанное завышение может составлять до 15 - 25% от максимально возможного напряжения при отсутствии паразитных емкостей. Для устранения указанного влияния паразитных емкостей на завышение напряжения холостого хода обмотки высокого напряжения 2 (3, 4) помещают между внутренним и наружным электростатическими/2 экранами, подключенными к средней точке обмотки высокого напряжения.В приведенной конструкции высоковольтного трансформатора емкости 15 и 16 практически отсутствуют, а емкость 13 заряжается только до половины максимального напряжения фазной обмотки траснформатора, а общее напряжение на выходе каждого однофазного выпрямителя не может превысить максимального значения напряжения фазной обмотки, так как при любом изменении фазного напряжения оно представляет сумму напряжений на емкости 3 и половину напряжения фазной обмотки.Завышение напряжения холостого хода устройства не зависит от величины емкости 14, включенной на выходе, однако величина выходной емкости 14 влияет на время достижения напряжением холостого хода максимального значения.Защитный реактор 8 предназначен для ограничения импульсных воздействий, прикладываемых к преобразователю со стороны нагрузки.При использовании катушечных обмоток внутренним экраном катушек могут служить внутренние слои обмотки, и в этом случае катушки могут снабжаться только наружным экраном, соединенным со средней точкой,При однофазном исполнении преобразователя и слоевых обмотках средняя точка вторичной обмотки соединяется с внутренним экраном, а наружный экран может быть общим для обоих катушек, расположенных на разных стержнях.Наличие внутреннего экрана практически не вызывает увеличения изоляционного расстояния между обмотками, так как внутренний экран находится под половинным потенциалом и располагается на половине расстояния между обмотками. Преимуществом предлагаемого устройства является отсутствие завышения напряжения на выходе при холостом ходе, что позволяет избавиться от громоздких и дорогостоящих балластных активных нагрузок, а в ряде случаев и от стабилитронов, включенных на выходе выпрямителей последовательно с резисторами балластной нагрузки,При применении предлагаемого устройства отпадает надобность в излишних запасах по напряжению, вызванная завышенным 10 напряжением холостого хода, что увеличивает надежность устройства.Использование предлагаемого высоковольтного выпрямителя позволяет повысить коэффициент полезного действия и надежность источников постоянного тока, уменьшает их габариты и вес. Трехфазный преобразователь переменного го напряжения в постоянное, содержащийтрансформатор, имеющий три вторичные обмотки, каждая из которых снабжена внутренним и наружным электростатическими экранами и подключена к однофазному вентильному мосту, причем все мосты соединены ппо выходу параллельно, а один из выходных выводов заземлен, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, каждая из вторичных обмоток снабжена средним выводом, к которому подключены соответстзо вующие электростатические внутренний инаружный экраны.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент ЧССР Ло 44749, кл. 21 с 1 12/02.2. Рогинский В, Ю, Экранирование в радиоустройствах. Энергия, 1970, с. 35 (прототип) .687545 Рог.4 Редактор О. Стенина Заказ 5738,50 Составитель Л. УстинкинаТехред О. Луговая Корректор М. СелехманТираж 857 ПодписноеО,Н И И П И Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4