Способ выпрямления и инвертирования электрического тока

Клаоо 21 сР 12 АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ ОПИСАНИЕ способа и устройства для выпрямления и инверторования электрического тока. К авторскому свидетельству Г. И. Бабата, заявленному 25 марта 1936 года (спр. о перв.190072). О выдаче авторского свидетельства опуоликовано 31 августа 1936 года, Основным затруднением, возникающим в связи с применением ионных преобразователей, является отстающий сдвиг фаз в сети переменного тока. Для устранения эгого недостатка был предложен ряд схем ионных преобразователей, дающих в большей или меньшей степени решение задачи.Г 1 о настоящему изобретению предполагается дать наиболее экономичное разрешение вопроса повышения и регулирования коэфициента мощности в сети переменного тока, независимо. от соотношения постоянного и переменного напряжений, которое можно получить, применяя в преобразовательной установке вентили типа тиратронов (т; е. вентили, у которых управляется только момент зажигания, но не потухания).Эти же схемы могут быть использованы и для фазокомпенсаторов.Основной принцип построения этих схем заключается в следующем: в синусоиду напряжения, подаваемого на каждый из анодов управляемых венти. лей, вводится кратковременный отрица. тельный пик; В течение этого пика управляемый вентиль гаснет и деионизйруется; далее, при возобновлении по) ложительного анодного напряженияток начнет проходить через этот вентиль только после подачи отпирающегосеточного импульса, Таким образом мыможем получить прекращение анодноготока до момента прохождения черезнуль основной синусоиды анодного напряжения, т. е. получить опергжаюшийсдвиг фаз. Регулируя местоположение, отрицательного гасящего пика на кривойанодного напряжения, можно .регулировать сдвиг фаз током и напряжением.В виду того, что длительность гасящего пика напряжения весьма непродолжительна, моцность вспомогательногоустройства (например, конден атора),необходимого для созд ния этого импульса, невелика и составляет всеголишь несколько процентов от всей преобразуемой мощности,На чертеже фиг. 1,2,4,5,6,7,9, 10, 11представляют собою различные варианты выполнения устройств по предлагаемому способу, а фиг. 3 и 8 - кривыетоков и напряжений устройства.Первой разновидностью предлагаемыхпреобразовательных схем являются такназываемые двухтактные схемы с горящим нулевым вентилем .На фиг, 1 представлена наиболеепростая двухтактная преобразовательная схема с гасящим нулевым венти-лем. Для облегчения рассмотрения схемы часть ее выделена более жирнымилиниями, Кроме того опущена цепь сеточного управления.Показанное на фиг. 1 преобразовательное устройство состоит из двухотдельных двухполупериодных групп:трансформатор Т, питает первуюгруппу; трансформатор Т, - вторую.Посредством вспомогател ных гасящихвентилей У и У между катодами каждой из выпрямительных групп и нулевой точкой, питающей эту группу трансформатора, может быть включен конденсатор С,Предположим, что конденсатор С заряжен до напряжения, несколько болеевысокого, чем Е Е мы обозначаемамплитуду напряжения вторичной обмотки трансформаторов Тт и Ть. Пустьпри этом на левой обкладке конденсатора будет минус, а на правой в пл.Тогда, если в какой угодно моментбудет подан положительный импульснапряжения на сетку тиратрона У, токонденсатор С начнет питать цепь постоянного тока 1, а горевший до этогомомента анод А или В перестанет про-водить ток. При этом конденсатор Сперезарядится так, что на его левойобкладке будет плюс, а на правой -минус.Теперь мы можем использовать конденсатор О для гашения анодов второйпреобразовательной группы А и В.Подвая положительный импульс насетку тиратрона У, мы заставим конденсатор С разряжаться в цепь постоянного тока У 1 и тем самым прервать токчерез анодьг А или В. Питая цепь 11,конденсатор С вновь перезарядится так,что на его левой обкладке будет минус,а на правой плюс и таким образом онвновь сможет погасить один из анодовпервой выпрямительной группы.В схеме фиг, 1 выпрямители питаютдве отдельных сети постоянного тока.Это не всегда бывает удобно, Поэтому,на фиг. 2 изображена схема фиг, 1в несколько измененном виде. Питаниеобеих выпрямительных групп происхо.дит из общей трехфазной сети, а цепипостоянного тока обеих выпрямительных групп соединены параллельно припомоци двух разделительных дросселей; дросселя б, соединяющего нулевые точки вторичных обмоток анодного трансформатора, и дросселя Ь,включенного параллельно гасящему конденсатору. Между нулевыми точкамидросселей включается йагрузка постоянного тока. В цепь нагрузки постоянного тока можно еще включитьсглаживающий дроссель Ь, .Так как конденсатор С попеременногасит аноды обеих выпрямительныхгрупп, то напряжения обеих выпрямительных групп должны быть сдвинутыодна относительно другой на угол2 т(где и - число фаз в каждой выпрямительной группе).На фиг, 3 изображены теоретическиекривые, построенные для случая работысхемы фиг.2 в выпрямительном режиме.Кривая 1 изображает напряжение ме- .жду нулевой точкой обмотки трансформатора Т, и катодом первого выпрямителя; кривая 2 - напряжение междунулевой точкой обмотки Т, и катодомвторого выпрямителя Уа, 1 в и Уя - токисоответствующих анодов; У, - напряжение между катодом и анодом А; Е,и У, - напряжение и ток гасящего конденсатора; Е. и 1, - напряжение и токв сети переменного тока,Следующей разновидностью предлага.емых в настоящей заявке схем являютсядвухтактные схемы с гасящими фазовыми вентилями.Пример такой схемы дан на фиг. 6.Анодный трансформатор имеет двевторичных обмотки Т, и Тпитающихкаждую отдельную полупериодную выпрямительную группу, Между катодамиэтих выпрямительных групп включенгасящий конденсатор С.Параллельно фазовым анодам А и Вприключены гасящие аноды а и О, находящиеся в сосудах противоположныхвыпрямительных групп. Между катодами этих выпрямительных групп включен гасящий конденсатор С.Если в некоторый момент времениток проводит анод А, а конденсатор Сзаряжен так, что на его левой обклад-.ке плюс, а на,правой минус, то, одавположительный импульс насетку анодаа,мы прекратим ток через анод А; аналогично, зажигая анод Ь, мы прервемток через анод В. На фиг. 7.изобра-жена лвухтактная схема с гасящимифазовыми вентилями, состоящая издвух двухполупериодных групп, Кривые токов и напряжений в этой схемепредставлены на фиг. 8,Кривые токов обозначены буквами 1.Индексы А, В указывают, через какойиз анодов этот ток протекает. Ток инапряжение в сети переменного токаобозначены 1, и Е,.Из этих кривых видно, что при разряде конденсатора в интервалена аноде А будет пребывать отрицательное напряжение, и в течение этого. интервала анод А успеет деионизироваться и потухнуть. Меняя момент подачи отпирающего импульса на сеткигасящих анодов У и У, мы можем установить любой момент прекращениятока через анод и таким образом установить любое соотношение фаз междутоком 1, и напряжением Е, в питающейсети,На фиг. 4 изображена двухтактнаясхема с гасящими нулевыми вентилями,состоящая из двух трехфазных групп.Принцип ее действия очевиден послевышесказанного.Ток,отдаваемый конденсатором в сеть,в моменты гашения анодов равен амплитуде анодного тока, Поэтому дляприменения мошности конденсаторавыгоднее уменьшить амплитуды токовфазовых анодов.Этого можно достигнуть, применяямногофазные схемы с разделительнымидросселями. Пример такой схемы представлен на фиг. 5.В этой схеме амплитуды токов фазовых вентилей равны 1, от тока нагрузки. Длительность разряда конденсаторане может быть больше /, части полупериода питающего тока. Поэтому вольтамперы гасящего конденсатора в этойсхеме равны / от мощности постоянного тока.На фиг. 9 представлена двухтактнаясхема с гасящими фазовыми вентилями,составленная из трехфазных выпрямительных групп. Схема эта предназначена работать в качестве фазокомпенсатора. Поэтому нагрузки в цепи постоянного тока в ней не показаны, и нулевые точки вторичных обмоток трансформатора соединены непосредственно с катодами выпрямителей.Так как постоянная составляющая тока через гасящие аноды значительно меньше, чем постоянная составляющая тока главных (фазовых) анодов, то целесообразно объединять гасящие аноды в отдельных вспомогательных выпрямителях малой мощности, как это и показано на фиг. 9. Помимо вышеописанных двухтактных схем, используя предложенный принцип введения гасящего импульса в кривую анодного напряжения, можно составить целый ряд вариантов схем с опережающим соз , Два таких варианта представлены на фиг. 1 О и 11,На фиг. 10 конденсатор С при помощи гасящих анодов а и Ь замыкает накоротко вторичную обмотку анодного трансформатора Ти тем самым гасит главные аноды А и В. Накопляющийся при этом на конденсаторе С.заряд посредством анода 0 передается в сеть постоянного тока.В схеме фиг. 11 пои зажигании тира- тронов а и а гасится фазовый тира- трон А, а при зажигании тиратронов Ь и Ь гасится фазовый тиратрон В.Предмет изобретения.1. Способ выпрямления и инвертирования электрического тока при помощи ионных вентилей с сеткой, отличающийся тем, что, с целью улучшения коэфициента мощности в питающей сети, криой напряжения, подаваемого на аноды фазовых вентилей, придают такую форму, что она на короткий промежуток времени принимает отрицательное значение до момента перехода через нуль основной синусоиды анодного напряжения,2. Устройство для осуществления способа по п. 1 с применением гасящего конденсатора, отличающееся тем, что для получения указанных отрйцательных импульсов между двумя группами фазовых вентилей включен конденсатор С, предназначенный перезаря-жаться посредством вспомогательных управляемых вентилей У, приключенных, к нулевым точкам отдельных вы. прямительных групп (фиг, 1, 2, 4, 5).3. Устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что параллельно всем фазовым вентилям А, В, С приключены гасящие вентнли а, Ь, г, предназначенные подавать на аноды фазовых вентилей отрицательное гасящее напряжение от конденсатора С (фиг. 6, 7, 8).4. Устройство для осуществления способа по п, 1, отличающееся тем,что конденсатор С посредством вспо- могательных управляемых вентилей а и Б включен на вторичную обмотку анодного трансформатора, причем для возвращения в сеть постоянного тока, накапливаемого при каждом замыкании в конденсаторе С заряда управляемого вентиля б, конденсатор С соединен с цепью постоянного тока (фиг. 10).5. Устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что конденсатор С включен параллельно фазовым вентилям А и В посредством гасящих вентилей а и Ь (фиг, 11).