Преобразователь переменного напряжения в постоянное

з Совет циалнстичесиин Республии ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное к авт. свиа-ву 2) За я влеио 0 3. 01, 80 (21) 2863162/24-0(5) М. Н 02 И 7 рисоелинениент заявки М Ъсударстванный квинте 23) Приоритет- Опубликовано 23. 0. 82, Бюллетень по делзи нзобретенн н открытнй УДК 62).314,6 (088. 8) 05 та опу ания описан 2) Авт Н товиБ. Г зобретени я лор аЪФцщ 71) Заявитель) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВПОСТОЯННОЕ ловои можетмощног очника тся к си хнике и ачестве ие отноельной Изобретен образоват ти приме е в И ного ненне выпол ранско 10и и т шая о ы нные15удовао ности тран эффициентатоку.Известн менного на ричные обм рых, соеди низковольтного вторичн стпитания,звестны преобразователи инапряжения в постоянное,ые на основе трехфазногоформатора, вторичные обмоткиго соединены в прямую и обратзвезды и подключены через венсглаживающий реактор к выходнводам преобразователя 1.1.Недостатком их является бустановленная мощность и повмассогабаритные показатели обния за счет высокой расчетной орматора и плохого коользования вентилеи и 1 преобразователи пере ряжения в постоянное, втотки трансформатора котоенные в прямую и обратные звезды, подключенныек его выходным выводам через вентили и полу обмотки уравнительного реактора и обмотку общего сглаживающего реактора, Уравнительный реактор обеспечивает работу преобразователя в дважды трехфазном режиме с повышенным коэфФициентом использования трансформатора по мощности и вентилей по току 2.Недостатком их является повышенная сложность; установленная мощность и массогабаритные показатели реакторного оборудования за счет того, что уравнительный реактор обеспечивает ограничение только высших нечетных гармоник, кратных трем, а для ограничения четных гармоник, начиная с шестой, необхоодимо устанавливать сглаживающий реактор,Наиболее близким к изобретению является преобразователь переменного напряжения в постоянное, вторичные обмотки которого, соединенные в прямую и обРатную звезды, подключены3 9305к его выходам через вентили и собст"венные, независимые, расположенныена отдельных магнитопроводах, сглаживающие реакторы, которые обеспечивают ему одновременно и работу в дважды трехфазном режиме) и сглаживаниевыпрямленного тока 33.Однако они ограничивают тольконечетные гармоники, кратные трем, поскольку магнитные потоки, создаваемые 1 ввыпрямленными полутоками с четнымигармониками, начиная с шестой, взаимно компенсируются;Кроме того, недостатком известного преобразователя являются высокий 15уровень пульсации выходного тока иповышенные массогабаритные показатели аЦель изобретения - снижение уровня пульсацийи уменьшение массогабаритных показателей,Цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехфазный трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными взвезды, вентили, подключенные к выводам вторичных обмоток и полуобмотки уравнительного реактора, магнитопровод уравнительного реакторавыполнен трехстержневым, причем егополуобмотки расположены на крайнихстержнях, а средний стержень выполнен безообмоточным и снабжен немагнитным зазором.35На фиг. 1 показана принципиаль"ная, схема преобразователя; на фиг.2с 1)б,б - диаграммы, характеризующиеего работу.Преобразователь содержит трансформатор 1 с обмотками 2,3 и 4, реактор 5 с полуобмотками 6 и 7,магнитопроводом 8, вентили 9-14.Выводы первичной обмотки 2 трансформатора 1 , соединенной, например в звезду, образуют вход преобразователя, Вторичные обмотки 3 и 4трансформатора 1 соединены в прямую и обратную звезды. К выводамвторичной обмотки 3 подключены вентили 9- 11, а к выводам вторичной50обмотки 4 - вентили 12-14. Полуобмотки уравнительного реактора 6 и 7расположены на крайних стержнях магнитопровода 8, а,его средний стержень выполнен безобмоточным, имеющим немагнитный воздушный зазор,Устройство работает следующим обоазом.При подаче на вход преобразователя питающего напряжения, на вторичных обмотках 3 и 4 трансформатора 1формируются две системы трехфазных напряжений, выпрямленных вентильными группами 9-11 и 12- 14, Навыходе двух трехфазных выпрямителей,образованных указанными обмотками ивентилями, формируются выпрямленныенапряжения с пульсацией в 150 Гц)амплитуды которых сдвинуты междусобой по фазе на 60 зл. град., а разность их мгновенных значений напряжений прикладывается к согласнопоследовательно соединенным междусобой полуобмоткам 6 и 7 уравнительного реактора 5 и содержит нечетныегармоники, кратные трем (фиг. 2 с),о).При этом на выходе преобразователяформируется усредненное постоянноенапряжение с переменной составляющей, содержащей четные гармоники,начиная с шестой (фиг, 2 в).Под действием разностного напряжения, выделяющегося на полуобмотках 6 и 7 уравнительного реактора,возникает уравнительный ток; такжесодержащий только нечетные гармоники, кратные трем, который протекает по контуру, образованному полуобмотками уравнительного реактораи работающими фазными обмотками 3,4и вентилями 9 14, Этот ток протекает минуя цепь нагрузки, и величинаего ограничивается до требуемогоуровня, равного 0,5-13 нагрузочноготока, в основном реактансом уравнительного реактора,Род.действием результирующего выпрямленного напряжения,на выходныхвыводах преобразователя, в цепи нагрузки протекает нагрузочный ток, также содержащий переменную составляющую из четных гармоник, начиная сшестой. Этот ток протекает по двумпараллельным контурам, образованным нагрузкой и двумя трехфазныминулевыми выпрямителями, работающимив параллель через полуобмотки 6 и 7уравнительного реактора 5. Благодаря конкретному выполнению магнитопровода 8 уравнительного реактора, он обеспечивает при этом одновременно и ограничение-сглаживание высших гармоник нагрузочного тока четных, начиная с шестой) без применения дополнительного с) нажив,.)ющего реактора,15 20 зо 35 40 45 50 55 Действительно, поскольку магнитопровод 8 уравнительного реактора 5выполнен трехстержневым с размещением полуобмоток 6 и 7 на его крайних стержнях, в нем качественно изменяется картина, протекания магнитных потоков, создаваемых токами полуобмоток 6 и 7 (фиг. 1),Магнитные потоки, создаваемыеуравнительным током, протекающим вполуобмотках 6 и 7, направлены сог. ласно-последовательно, и поэтомузамыкаются через крайние обмоточныестержни магнитопровода 8 уравнительного реактора 5. Это обеспечиваетполуобмоткам 6 и 7 режим работы.свзаимоиндукцией (как в известномуравнительном реакторе с пониженнойв 3-4 раза собственной индуктивностью полуобмоток).Магнитные потоки, создаваемыев. обмоточных стержнях магнитопровода 8 полуобмотками 6 и 7 от протекания в них половинных нагрузных токов, направлены встречно, Поэтомуони замыкаются через средний безобмоточный стержень магнитопровода8 уравнительного реактора 5, а некомпенсируют друг друга, как в известном уравнительном реакторе, Следовательно, наводимая нескомпенсированными магнитными потоками ЭДСсамоиндукции будет препятствоватьограничивать и высокочастотные четныегармоники нагрузоцного тока, играяроль сглаживающего реактора.Поскольку индуктивность 6 и 7 урав.нительного реактора 5 рассчитываетсяиз условия ограничения третьей гармоники с амплитудой, на порядок большей амплитуды шестой гармоники нагрузочного тока, индуктивность их будет более чем достаточной для обеспечения требуемого уровня сглаживания результирующего нагрузоцного тока преобразователя,Нескомпенсированная постоянная составляющая магнитных потоков, протекающих в магнитопроводе 8 реактора 5, приводит к подмагничиванию послед-, него и необходимости увеличения сечения магнитопровода на 15-203 (по эксперичентальной оценке), но этот недостаток компенсируется отсутствием необходимости установки дополнительного сглаживающего реактора, соизмеримого по массогабаритным показателям с уравнительным реактором. В известных преобразователях вслед ствие неидентичной работы обоих трехфазных нулевых выпрямителей, в магнитопроводе реактора всегда существует постоянный подмагничивающий поток..И для устранения насыщения магнитопровода от подмагничивающего потокав магнитопроводах реакторов делаютвоздушный зазор, который снижает коэффициент магнитной связи полуобмоток уравнительного реактора. А снижение коэффициента магнитной связи полуобмоток ведет к снижению их эквивалентной индуктивности, ограничивающий уравнительный ток, и необходимости увеличения собственной индуктивности полуобмоток, т.е, к дополнительному увеличению массогабаритных показателей и установленной мощности уравнительного реактора.В предлагаемом преобразователе воздушный (немагнитный) зазор целесообразно устанавливать в среднем 25 безобмоточном стержне магнитопровода, В этом случае он будет устранять воэможность насыщения магнитопровода реактора, поскольку постоянные подмагницивающие потоки замыкаются через него, и не будет снижать коэффициент магнитной связи полуобмоток реактора, поскольку не стоит в цепи протекания уравнительного потока (фиг. 1),За счет отсутствия взаимокомпенсации магнитных потоков, создаваемых половинными выпрямленнымитоками, полуобмотки уравнительного реактора одновремено играют и роль сглаживающего реактора, ограничивая четные гармоники результирующего выпрямленного тока, что обеспечивает снижение уровня пульсации выходного напряжения без применения дополнительного сглаживающего реактора, т.е. при более простой схеме и более низких установленной мощности и массогабаритных показателях реакторного оборудования и всего преобразователя. Приэтом значительно повышается и КПД преобразователя, особенно на низких напряжениях (менее 100 В)и больших токах (более 1 кА), когда любой дополнительный элемент в низковольтной цепи преобразователя (в данном случае сглаживающий реактор), приводит к дополнительным электрическим потерям.Поскольку расчет полуобмоток ура; внительного реактора ведется в первую очередь иэ условия ограничения самой тяжелой третьей гармоники уравнительного тока с. амплитудой напряжений на порядок большей ампли" туды шестой гармоники, самой низкой в"выходном выпрямленном токе преобразователя индуктивность их вполне достаточна и в роле,сглаживающей четные гармоники (взамен индуктивности сглаживающего реактора);Простота технической реализации и высокий технико"экономический эф" фект, с учетом широкого практического применения схемы известного, позволит найти преобразователю широкое применение..Формула изобретенияПреобразователь переменного напряжения .в постоянное , содержащий трехфазный трансформатор с-двумя вторичными обмотками, соединенными взвезды, вентили, подключенные к выво"дам вторичных обмоток и полуобмот"ки уравнительного реактра, о т л ич а ю щ и йс я тем, что, с цельюснижения уровня пульсаций выходноготока и уменьшения иассогабаритныхпоказателей, магнитопровод уравни- .тельного реактора выполнен трех стержневым, причем его полуобмоткирасположены на крайних стержнях,в средний стержень выполнен безобмоточным и снабжен немагнитным зазором.13Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Размадзе Ш. И. Преобразова"тельные схемы и системы. И "Выс 2 О шая школа", 1967, с. 13.2, Размадзе Ш.И. Преобразовательные схемы и системы.И н 8 ысшаяшкола", 1967 с. 13.3Авторское свидетельство СССР д й 517017, кл. Н 02 И 7/06, 1970.у деилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ВНИИПпо11303 Тира осуд елам Моск 719ственногозобретени,1-35, Р комитета и открцт увская на дписноеССРй