Преобразователь переменного напряжения в постоянное

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 3001.78 (21) 2573214/24-07с присоединением заявки Йо(51)М. Кл. Н 02 М 7/06 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕИзобретение относится к электротехнике, а конкретно к технике выпрямления сильных токов и предназначено преимущественно для питания постоянным током мощных потребителей на подвижных объектах, имеющих трехфаэные сети, соизмеримые по мощности с этими потребителями.Для снижения искажающих воздействий выпрямителя на форму кривой сете вого напряжения выпрямительные устройства (ВУ) выполняют с большей )эквивалентной фазностью выпрямления ( с числом пульсаций эа период щ не менее.12), чем при питании от сетей бесконечной мощности,Известны трансформаторные схемы в-фазного выпрямления (щ12) с параллельным или последовательным вклю. чением выпрямительных мостов, на входы которых подаютсясистемы равноамплитудных трехфазных напряжений, сдвинутые относительно друг друга на угол д. (1)Однако применение трансформаторных ВУ для питания мощных потребителей оказывается невозможным на подвижных объектах в условиях жестких ограничений по массе и габаритам аппаратуры иэ-эа значительной установленной мощности трансформаторов(Р1,05 РЙ, где Рй - мощность нагрузки).Существенный выигрыш с точки зрения массо-габаритных показателейдает применение автотрансформаторныхмногофаэных ВУ, в частности, с фазосдвигающим трансформатором (ФТ), рабо.10 тающим в автотрансформаторном режиме 2) .ФТ таких устройств также формирует системы равноамплитудных трех.фазных напряжений, сдвинутые относи тельно друг друга на угол с(.и подаваемые на входы выпрямительных.мостов, работающих в параллель через катодные и анодные уравнительные реакторы,20 Первичные и вторичные обмотки оттаких ВУ электрически связаны междусобой, что позволяет говорить об автотрансформаторном режиме работы ФТи объясняет .существенный выигрыш в 25 установленной мощности таких устройств по сравнению с чисто трансформаторными (приблизительно в 2,5 раза) .Прототипом изобретения являетсяпреобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий два выпрямителя,параллельно соединенных по выходу, и фазосдвигающий трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к входйым выводам для подключения фаэ питающей сети и вторичР5 ной, выполненной в виде двух трехфазных полуобмоток, к одной из которых подключен вход одного выпрямителя, а к другой - вход второго выпрямителя 31 .ОВ этом устройстве по одним полуобмоткам вторичной обмотки каждой Фазы ФТ протекают токи, опережающие иа угол 75 напряжения на зажимах этих обмоток, а по другим - отстающие.от напряжений на такой же угол 75 . Таким образом осуществляется взаимная компенсация реактивных мощностей во вторичных полуобмотках ФТ и по их первичным обмоткам протекает практически активный ток.При этом резко снижается мощность первичных обмоток и установленная мощность ФТ, а также существенно уменьшается влияние параметров первичных обмоток (в первую очередь ин дуктивности рассеяния Х 5) на амплитудный разбаланс формируемых трехфаэных систем напряжений и соответственно на качество потребляемой и отдаваемой энергии. 30В отличие от чисто трансформаторных ВУ и многофазных автотрансформаторных ВУ с ФТ.выходное напряжение О,) не может выбираться разработчиком, а однозначно связано с напряжением 35 сети 0 С, Вышерассмотренное ВУ обеспечивает, например, в режиме щ = 12 1)д Х 1,4 Идс .(при С - 380 В, Б 580 В) В то же время величина мощности в нагрузке, относящаяся к числу важнейших тактико-технических данных изделий, тесно связана с выходным напряжением ВУ. Поэтому требуется получение иных величин выпрямленного напряжения, отличающихся от выходного напряжения вышерассмотренного ВУ на 45 15-20.Невозможность получения как меньших, так и больших величин выпрям" ленного напряжения при неизменном напряжениц сети является недостатком 50 этого устройства.Цель изобретения - получение изменяемого выходного напряжения при неизменном входном напряжении.Это достигается тем, что в преоб разовФгеле переменного напряжения в постоянное, содержащем дда выпрями" теля, параллельно соединенных по выходу, и фаэосдвигающий трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к входным выводам для фО подключения Фаз питающей сети, и вторичной, выполненной в виде двух трехфаэных полуобмоток, к одной из которых подключен вход одного выпрямителя, а к другой в .вход второго выпря мнтеля, первая и вторая полуобмотки подключены к соответствующим выпрямителям одноименными выводами, каждый из других выводов одной полуобмотки подключен к соответствующему выводу для подключения опережающей по отношению к Фазе первичной обмотки фазы питающей сети, а каждый иэ других выводов в.торой полуобмотки подключен к соответствующему выводу для подключения отстающей по отношению к фазе первичной обмотке фазы питающей сети. При получении повышенного выходного напряжения к выводам для подключения фаз питающей сети каждая иэ полуобмоток подключена началами, а при получении пониженного выходного напряжения - каждая иэ полуобмоток подключе" на концами.Например, в трехфазной системе напряжений питающей сети БА, В,по отношению к фазе А опережающей и отстающей (на угол 120 эл.град.) фазами являются фазы С и В, соответственно по отношению к Фазе В - аналогично фазы А и С и по отношению к фазе С - аналогично фазы В и А.Если у такого преобразователя начала полуобмотох каждой фазы ФТ подключить к фазам сети, то выходное напряжение получается выше, чем у прототипа.Если у такого преобразователя концы полуобмоток каждой фазы ФТ подключить к фазам, то выходное напряжение получается ниже, чем в прототи-. пе.На фиг, 1 представлен вариант выполнения преобразователя переменного напряжения в постоянное с повышенным выходным напряжением; на фиг. 2 вариант выполнения преобразователя с пониженным выходным напряжением.Устройство содержит трехфазный фазосдвигающий трансформатор (ФТ) 1, 2 и 3 (на общем сердечнике или групповой), выпрямители 4 и 5 (например, два трехфазных выпрямительных моста) и двауравнительных реактора б и 7, Первичные обмотки ФТ соединены звездой и подключены к фазам питающей сети, к началам (а в устройстве на фиг. 2 к концам) одних вторичных полуобмоток подключены Фазы напряжения питающей сети, опережающие на 120 эл.градфазы, подключенные к началам соответствующих первичных обмоток. Концы этих полуобмоток (а в устройстве на фиг. 2 начала) подсоединены ко входу первого выпрямителя 4. К началам (а в устройстве на фиг, 2 к концам) других вторичных полуобмоток подключены фазы напряжения питающей сети, отстающие на 120 эл. град.от фаз, подключенных к началам соответствующих первичных обмоток. Концы этих полуобмоток (а в устройстве на фиг. 2 начала) подсоединены ко входу второго выпрями-.10 15 2 О Формула изобретения теля 5). Устройство в целом обеспечивает режим щ - фазного выпрямления, оба выпрямителя, как и в известном устройстве работают в параллель через два уравнительных реактов.ра в -фазном режиме выпрямления2(последовательное включение выпрямителей в многофаэных автотрансформаторных схемах неосуществимо).ФТ устройство (см. фиг. 1) формирует две системы равноамцлитудныхтрехфазных напряжений А , В, С иА , В , С , сдвинутые относительнодруг друга на угол д. и подаваемыена входы выпрямительных мостов, нопо амплитуде больше, чем формируемые ФТ в прототипе, так как здесьфазные напряжения питающей сети геометрически складываются с напряжениями вторичных полуобмоток под углом+60 эл.град. Соотношение ампли-.туд складываемых напряжений для щ равно 2,74, а выходное напряжениетакого преобразователя получаетсявыше, чем у прототипа. Так, для двенадцатифазного режима выпрямленияд =1 б 5 "лсФТ устройства (см. фиг. 2) такжеформирует две системы равноамплитудных трехфаэных напряжений А , В , Си А", В", С с соответствующим угловым сдвигом, но по амплитуде меньше, чем формируемые ФТ в прототипе,так как здесь фазные напряжения питающей сети геометрически складываются с напряжениями вторичных полуобмоток под углом Ф 120 зл.град.Соотношение амплитуд складываемыминапряжений для щ - 12 равно 374,а выходное напряжение такого устройства получается ниже, чем в устройстве на фиг. 2. Так, для двенадцатифаэного режима выпрямления (д. - 30 О )обеспечивается 0 -1,2 Ц,с,В обоих рассмотренных вариантахпо одной полуобмотке каждой вторичной обмотки ФТ протекает ток, опережающий напряжение на зажимах, а подругой - отстающей от напряжения натакой же угол (при в - 12 +75 дляВУ на фиг. 1 и +105 для ВУ иа фиг,2),и таким образом обеспечивается компенсация реактивных мощностей вовторичных обмотках ФТ. По первичнымобмоткам протекают практически активные токи, и суммарная установленная мощность ФТ получается минимально возможной.Таким образом, с помощью предлагаемого построения многофазных пре"обраэователей можно получить иные,чей в прототипе значения выпрямленного напряжения П : 1,2 и 1,б П сдля которых массогабаритные характеристики устройства получаются минимально возможными, а КПД-максимальным, Для сравнительной характеристики прототипа и заявляемого устройства следует добавлить, что величину выпрямленного напряжения в прототипе можно изменить путем использования в нем дополнительных автотрансформаторов, но это значительноувеличивает установленную мощностьВУ, снижает КПД, что в условиях жестких ограничений массо-габаритных параметров изделий на подвижных объектах неприемлемо. Так, например, дляпитания некоторых мощных генераторных устройств требуется постоянноенапряжение Р х 450 В, при наличии питающей сети 380 В, 5 ОГц. При использовании прототипа с дополнительнымтрехфаэным АТ установленная мощностьбудет равна 0,24 Р 1. Устройство см.фиг. 2) помимо увеличения КОД снижает установленную мощность до0,21 Р 3 (т.е. ка 12,5). 1. Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий два выпрямителя, параллельно соединенных по выходу, и фазосдвигающий трансформатор с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к выводам для подключения фаэ питающей сети., и вторичной, выполненной в виде двух трехфаэных полуобмоток, к одной из которых подключен вход одного выпрямителя, а к другой - вход второго выпрямителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения изменяемого выходного напряжения при неизменном входном напряжении, первая и вторая полу- обмотка подключены к соответствующим выпрямителям одноименными выводами, каждый из других выводов одной полу- обмотки подключен к соответствующему выводу для. подключения опережающей по отношению к фазе первичной обмотки фазы питающей сети, а каждый иэ других выводов второй полуобмоткн подключен к.соответствующему выводу для подключения отстоящей по отношению к фазе первичной обмотки фазы питающей сети. 2. Преобразователь по и. 1, о т личающийся тем,что, с целью получения повышенного выходного напряжения, к входным выводам для подключения фаэ питающей сети каждая иэ полуобмоток подключена началами,3. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения пониженного выходного напряжения, к входным выводам для подключения фаз питающей сети каждая из полуобмоток подключена концами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Полупроводниковые выпрямители,Под ред. Ф,И. Ковалева и др. М.,743139 Составитель Л, Устинкннаедактор В. фельдман Техред Н.Бабурка Корре По Закаэ 3480 83 илиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная,Тираж ЦНИИПИ Рос по дела. 113035, Москарственно иэобретенЖ, Р Подписноео комитета СССРй и открытийушская наб д.