ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ Российский патент 1995 года по МПК H02M7/08 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти практическое применение в качестве низковольтных сильноточных источников постоянного напряжения для питания гальванических ванн, электролиза, электросварки, электрохимической очистки сточных вод и т.д.

Известны низковольтные преобразователи переменного напряжения в постоянное, выполненные на основе трехфазного трансформатора с двумя вторичными обмотками, соединенными в прямую и обратную звезды, подключенные через уравнительный реактор и вентили к выходным зажимам преобразователя. Различные их модификации отличаются структурой соединения обмоток трансформатора, уравнительного реактора и вентилей [1].

Прототипом изобретения является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный, трехобмоточный трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, две вторичные обмотки которого разнесены по высоте соответствующих стержней магнитопровода и соединены пофазно-согласно-последовательно, образуя шестифазную звезду с нулевым выводом, причем свободные начала и концы этой звезды через соответствующие вентили соединены с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, нулевой вывод образует второй выходной вывод преобразователя, а трехфазная первичная обмотка трансформатора, выполненная по схеме, обеспечивающей шестиимпульсный режим выпрямления напряжения, соединена с выходными выводами для подключения трехфазной питающей сети. За счет формирования на вторичных обмотках шестифазного напряжения такой преобразователь обеспечивает однотактный режим выпрямления с проводимостью вентилей и обмоток трансформатора по 60 эл.град. [2].

Недостатком прототипа являются повышенные установленная мощность и массогабаритные показатели оборудования.

Целью изобретения является снижение установленной мощности и массогабаритов оборудования.

Достигается это тем, что в известном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехфазный трехобмоточный трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, две вторичные обмотки которого разнесены по высоте соответствующих стержней магнитопровода и соединены пофазно-согласно-последовательно, образуя шестифазную звезду с нулевым выводом, причем свободные начала и концы этой звезды через соответствующие вентили соединены с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, а трехфазная первичная обмотка, выполненная по схеме, обеспечивающей шестипульсный режим выпрямления напряжения, соединена с выходными выводами для подключения трехфазной питающей сети, указанная первичная обмотка трансформатора в каждой фазе выполнена в виде двух идентичных согласно-последовательно соединенных реакций разнесенных по высоте стержней магнитопровода, причем каждая из указанных секций размещена соосно с одной из соответствующих вторичных обмоток трансформатора, указанный нулевой вывод которых соединен с другим выходным выводом.

Отличительной особенностью преобразователя является разделение первичной обмотки в каждой фазе на две идентичные согласно-последовательно соединенные секции, разнесение их по высоте стержней магнитопровода трансформатора и размещение каждой из указанных секций соосно с одной из соответствующих вторичных обмоток трансформатора, что обеспечивает преобразователю снижение установленной мощности и массогабаритов оборудования за счет обеспечения дважды трехфазного режима выпрямления без уравнительного реактора.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявляемого преобразователя и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 а,б,в - диаграммы токов и напряжений, характеризующие его работу.

Преобразователь содержит трехфазный трансформатор на магнитопроводе 1 с секциями первичной обмотки 2, 3 и вторичными обмотками 4, 5, и вентили 6, 7, 8, 9, 10, 11. При подаче на вход преобразователя сетевого напряжения в режиме холостого хода (без нагрузки, оно делится поровну между согласно-последовательно соединенными обмотками 2, 3. На вторичных обмотках 4, 5 трансформатора при этом формируется шестифазная система вторичных напряжений. Диоды 6, 7, 8, 9, 10, 11 обеспечивают поочередное однотактное выпрямление вторичного напряжения с формированием на выходе шестипульсного постоянного напряжения с проводимостью вентилей и вторичных обмоток по 60 эл. град. При подключении к выходным выводам преобразователя нагрузки происходит переход работы преобразователя в дважды трехфазный режим работы с увеличением проводимости вентилей и обмоток по 120 эл.град. и снижении выходного напряжения с 1,35 U_2р до 1,17 U_2р (как в схеме с двухфазным уравнительным реактором).

Обеспечение дважды трехфазного режима работы происходит за счет того, что каждая из вторичных обмоток 4, 5 имеет сильную магнитную связь с соосно с ней расположенной секцией первичной обмотки 2 (3). Поскольку индуктивность рассеяния секций первичных обмоток относительно смежных им вторичных обмоток возрастает на порядок, это будет эквивалентно введению добавочных индуктивностей последовательно с каждой из вторичных обмоток, а в целом это будет эквивалентно установке шестифазного уравнительного реактора в цепи переменного напряжения преобразователя (до вентилей 6, 7, 8, 9, 10, 11), либо двухфазного (двухобмоточного трансформатора, подключенного между нулевыми выводами вторичных обмоток 4, 5 и одним из выходных выводов преобразователя. При этом установленная мощность трансформатора снижается с 1,55 Р_d до 1,26 P_d без применения уравнительного реактора.

На фиг. 2 б приведена диаграмма напряжений, характеризующая работу преобразователя в режиме холостого хода.

На фиг. 2 в,г,д приведены диаграммы напряжений и токов, характеризующие работу преобразователя на активную нагрузку.

За счет секционирования и разнесения первичной обмотки трансформатора обеспечивается дважды трехфазный режим выпрямления под нагрузкой с увеличением проводимости вентилей и вторичных обмоток с 60 до 120 эл.град., что обеспечивает соответствующее снижение установленной мощности и массогабаритов преобразователя.

Использование: изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в качестве низковольтного сильнотчного источника постоянного напряжения. Сущность изобретения: предположено дальнейшее усовершенстование преобразователя переменного тока в постоянный, выполненного на основе трехфазного трансформатора с трехстержневым магнитопроводом 1, первичной и двумя вторичными обмотками 4,5, соединенными в шестифазную звезду с нулевым выводом, образующим один из выходных выводов для подключения нагрузки, свободные начала и концы которой через вентили 6-11 подключены к другому выходному выводу. При этом первичная обмотка выполнена в виде двух равноценных секций 2,3, соединенных между собой началами согласно - последовательно или параллельно, размещенных на софазных или смежных по фазе стержнях магнитопровода и разнесенных по высоте стержней магнитопровода вместе с соответствующими вторичными обмотками. Преобразователь обеспечивает снижение установленной мощности оборудования и массогабаритов, повышение надежности в работе. 2 ил.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трехфазный трехобмоточный трансформатор с трехстержневым магнитопроводом, две вторичные обмотки которого разнесены по высоте соответствующих стержней магнитопровода и соединены пофазно согласно последовательно, образуя шестифазную звезду с нулевым выводом, причем свободные начала и концы этой звезды через соответствующие вентили соединены с одним из выходных выводов для подключения нагрузки, а трехфазная первичная обмотка, выполненная по схеме, обеспечивающей шестипульсный режим выпрямления напряжения, соединена с входными выводами для подключения трехфазной питающей сети, отличающийся тем, что, с целью снижения установленной мощности и массогабаритов оборудования, указанная первичная обмотка трансформатора в каждой фазе выполнена в виде двух идентичных согласно последовательно соединенных секций, разнесенных по высоте стержней магнитопровода, причем каждая из указанных секций размещена соосно с одной из соответствующих вторичных обмоток трансформатора, указанный нулевой вывод которых соединен с другим выходным выводом.