Источник стабилизированного тока

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 779993фФФф(51)М. Кд,36 Об Р 3/06 Н 02 М 5/06 Гееудерстееииьй квинтет СИР ао деаам изебретеиий и отерьпий(53) УДК 621.316.72 (088,8) Дата опубликования описания 15,11.80(71) Заявитель Львовский ордена Ленина политехнический институт(54) ИСТОЧНИК СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ТОКА Изобретение тносится к электротехнике,Известен источник стабилизированного тока, содержащий две настроенные в резонанс на частоте источника напряжения цепочки, одна с дросселем, вторая с конденсаторной батареей, каждая нз которых с одной стороны соединена с одним из вьводов для подключения источника напряжения, вторые вьводы цепочек соединены между собой, их общая точка связана с двумя первичными обмотками согласующего трансформатора, ко вторичной обмотке которо. го подключены выводы нагрузки 111.Известен также источник стабилизированного тока, содержащий трехфазный источник напряжения с выведенной точкой нулевого потен. циала, две цепочки иэ последовательно соединенных элементов, одна из дросселя и первой первичной обмотки согласующего трансформатора, а другая - .из его второй первичной обмотки и конденсатора, один вьвод каждой иэ цепочек подключен к одному из фазных выводов источника напряжения, вторые вьводы цепочек соединены между собой и их общая точка связана с выводом точки нулевого по. тенциала источника напряжения, причем дроссель и конденсатор настроены в резонанс начастоте источника напряжения 21,Недостатком этих источников является большая установленная мощность реактивных элементов,Цель изобретения - уменьшение установленной мощности дросселя и конденсатора.Поставленная цель достигается тем, чтомежду указанной общей точкой двух цепочеки выводом точки нулевого потенциала включен дополнительный источник напряжения. Вкачестве дополнительного источника напряженияиспользована вторичная обмотка трансформатора, первичная обмотка которого включена между третьим фазным вьводом источника напряжения и выводом точки нулевого потенциала,При выполнении источника напряжения в видетрансформатора, в качестве дополнительногоисточника напряжения использована его дополнительная вторичная обмотка,На фнг, 1 представлена электрическая схемаисточника стабилизированного тока с подклю.ченным источником ЭДС; на фиг, 2 - элект.3рическая схема источника стабилизированого тока, питающего однофазную нагрузку с использованием в качестве источника ЭДС допол. нительного трансформатора; на фиг. 3 - электрическая схема трехфазного источника стабип. зированного тока, содержащего дополнительный трансформатор с обмотками, соединенными в "звезду";. на фиг, 4 - электрическая схема трехфазного источника стабилизированного тока, содержащего дополнительный трансформатор с обмотками, соединенными в "треугольник"; на фиг. 5 - представлена электрическая схема трехфазного источника стабилизированного тока с использованием в качестве источника ЭДС дополнительной вторичной обмотки питающего трансформатора; на фиг. 6 представлена векторная даграмма; на фиг. 7 представлен график зависимости суммарной удельной мощности реактивных элементов от величины ЭДС 779993 5 О 15 20 25 ЗО 35 4 О 45 50 55 Источник стабилизированного тока, представ. ленный на фиг. 1,содержит конденсаторную батарею 1, дроссель 2 и трансформатор 3 с двумя первичньми обмотками 4 и 5 и вторичной обмоткой 6, к которой подключена нагрузка 7 с изменяющимся сопротивлением. Источник пи. тания имеет фазные вьводы 8 и 9 и 10 и вы. вод точки нулевого потенциала 11. Конденсаторная батарея 1 последовательно соединена с обмоткой 4, а дроссель 2 - с обмоткой 5 и подключены к выводам питающей сети, соот. ветственно, 81 9, Два других вывода первич. ных обмоток 4 и 5 соединены в общую точку 12, а источник ЗДС включен между точкой нулевого потенциала 11 и общей точкой 12, Направление вектора источника ЗДС 13 противоположно направлению вектора фазного напряжения фазы 10. В качестве точки нулевого потенциала 11 может быть использована введенная, нейтраль источника питании, либо искусст. венно созданная точка нулевого потенциала, образованная соответствующим соединением различных сетевых элементов, например обмоток трансформатора.На фиг, 2 представлена электрическая схема источника и показано подключение дополнительного трансформатора 14 с первичной обмот кой 15 и вторичной обмоткой 16. В качестве точки нулевого потенциала использована вьведенная нейтраль питающей сети 17, Первичная обмотка 15 включена на фазное напряжение между выводами 10-17, а вторичная обмотка 16 включена между общей точкой 12 и вьводом нейтрали 17. Трансформатор 14 имеет шестую группу схемы соеди.нения дбмоток.На фиг, 3 прецставлена электрическая схема трехфазного источника тока, питающего нагрузку 7 через вентильный преобразователь 18.Вторичные обмотки 16 одними выводами сое 4динены в "звезду", образуя точку нулевого потенциала 19, а друтими - подключенык общей точке 12, Первичные обмотки 15также соединены в "звездуИспользованноевключение нагрузки через преобразовательобеспечивает симметричную загрузку фаз источника тока,На фиг. 4 представлена электрическая схемаисточника стабилизированного тока, питающеготрехфазную нагрузку, соединенную в "треуголь.ник", Первичные обмотки 15 и вторичныеобмотки 16 дополнительного трансформатора14 соединены в "треугольник", Очевидно, ятов данном случае к общим точкам 12 соседнихфаз приложено линейное напряжение, представляющее собой сумму фазных напряжений (по.казанных на схеме пунктиром) относительноточки нулевого потенциала 11.На фиг. 5 представлена электрическая схема источника тока для питания трехфазнойнагрузки, с использованием в качестве источ.ника ЭДС дополнительной вторичной обмоткипитающего трансформатора 20, Этот трансформа.тор имеет первичные обмотки 21, соединенныев "треугольник" (или "звезду") и вторичныеобмотки 22, соединенные, например, в "звезду",дополнительные обмотки 23, соединеннье, на.пример, в"звезду". Вектор ЭДС обмотки 23имеет фазовый сдвиг на 180 эл. град. по отношению к соответствующей ЗДС обмотки 22.Подключение дополнителыых обмоток 23 кобщим точкам 12 осуществляется так, чтобынаправление вектора дополнительной ЭДС былопротивоположно направлению вектора фазногонаправления третьей фазы, т. е, той фазы, к которой не подключены реактивные элементы,Включение источника ЭДС между точкойнулевого потенциала и общей точкой соедине.ния ветвей с реактивными элементами позволяет значительно уменьшить минимальную величи.ну суммарной удельной мощности реактивныхэлементов, Это обеспечивается тем, что включе.ние ЭДС Е , как следует из поясняющейвекторной диаграммы, приведенной на фиг. 6приводт к изменению величины фазовогосдвига между векторами напряжений О , иО, приложенными соответственно к ветвис конденсаторной батареи и к ветви с реактором. Для доказательства запишем выражения для тока в нагрузке Зн и тока в дрос.селе , считая, что трансформатор идеальныйс одинаковым числом витков всех обмоток ив схеме выполнено условие резонанса (сопротивление дросселя х равно сопротивлениюХ конденсаторной батареи х = х= хх (г-В г.-9)Гн 1 г5 77999где Ог-в Ог-е - напряжения, приложенныек ветвям с конденсаторнойбатареей и дросселем;- активное сопротивление на.4грузки. 5В принятой системе координат, направлениявекторов которой показаны на фиг. 6, векторыприложенных напряжений можно выразить черезих проекции, в комплексной плоскости:О г а = (с+1 д) О,Ог-д = ( - И) Огде с - проекция вектора на действительнуюось;б - проекция вектора на мнимую ось.15С учетом этих выражений найдем мощностьдросселя5: 1 Х: - (ХС - -д) +СОэЪ э. г 11,1-ХХи мощность, выделяющуюся в нагрузке:20О цР=3 г:4 -- Си н н х х Источник стабилизированного тока, содержа.ший трехфазный источник напряжения с выве.денной точкой нулевого потенциала, две цепоч.ки из последовательно соединенных элементов; одна из дросселя и первой первичной обмотки согласующего трансформатора, другая - из его второй первичной обмотки и конденсатора, один вьвод каждой из цепочек подключен к одному из фазных вьводов источника напряжения, вторые вьводы цепочек соединены между собой и их общая точка связана с выводом точки нулевого потенциала источника напряжения, причем дроссель и конденсатор настроены в резонанс на частоте источника напряжения, отличающийся тем, что,сцелью уменьшения установленной мощности дросселя и конденсатора, между указанной общей точ кой двух цепочек и выводом точки нулевого потенциала включен дополнительный источник напряжения.2, Источник по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве дополнительного источника напряжения использована вторичная обмотка трансформатора, первичная обмотка которого включена между третьим фазным выводом источника напряжения и выводом точки нулевого потенциала.3. Источник по п, 1, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что при выполнении источника на.пряжения в виде трансформатора в качестве Учитьвая, что при активной нагрузке мощ.ности реактора и конденсатора одинаковы,найдем величину суммарной удельной мощностиреактивных элементовб+ В а сэ 4 61 +э.. Значение т , соответствующее минимумумощности, найденное из уравненияффффф=, равно: Подставляя это выражение в предыдущее иучитывая, что в принятой системе координатотносительная величина дополнительной ЭДСЕ 0,5 - С, получим выражение, устанавливаю.щее связь между минимум удельной мощностии величиной дополнительной ЭДС,Зависимость, построенная по данному выра.жению, представлена на фиг. 7. Оиа показы.вает, что включение дополнительной ЭДСмежду общей точкой соединения ветвей с реак.тивными элементами и точкой нулевого потеи.циала позволяет существенно уменьшить мини.мальную величину суммарной удельной мощ.ности реактивных элементов. Как следуетиз выше приведенных выражений, при С сопротивление нагрузки может быть равно" оф, Это означает, что при включении между 3 6общей точкой и точкой нулевого потенциала дополнительной ЭДС величиной Е"=6,5 установ ка допускает работу с разомкнутой цепью нагрузки, т. е, в режиме холостого хода.Приведенные данные показывают, что дополнительная ЭДС, равная 5% фазного напря. жения, уменьшают на 10% минимальную удель. ную мощность реактивных элементов, значитель. но улучшая этим технико-экономические пока,затели источника стабилизированного тока. Это преимущество источника стабилизированного тока в наибольшей мере может быть реализовано при питании установок, характеризующихся изменением сопротивления нагрузки не в полном диапазоне - от нуля до номи. нального значения, а в ограниченном диапазоне.Анализ режимов работы электротехнологических установок показывает, что большинство электрохимических и электрометаллургических процессов (в частности процессы электролити. ческого рафинирования и электроэкстракции) характеризуются ограниченным диапазоном из. менения сопротивления нагрузки, что позволя. ет использовать в качестве их источников питания предлагаемый источник стабилизирован ного тока,Формула изобретениядополнитель ного источника напряжения использована его дополнительнай вторичная обмотка.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 7799938 1, Авторское свидетельство СССР по заявке У 2340694/07, кл, 6 05 Р 3/06, 1976. 2, Авторское свидетельство СССР по заявке,Мф 2576380, кл. 6 Об Р 3/06, 1978,Составителв Г. Рабино Техред Е. Гаврилешко дак тор К к ПодписноеСР 14 Тираж 956ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и,открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д аз 932 4 Патент", г, Ужгород, ул, Прое