ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНЫМ ТОКОМ Российский патент 1997 года по МПК H02M9/04 H03K3/53 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электрофлотокоагулятора.

Известен источник питания импульсным током, содержащий подключенный анодной группой к положительному входному выводу однофазный мост на тиристорах с конденсатором в диагонали переменного тока, а катодной группой к первому выходному выводу, второй выходной вывод которого соединен с отрицательным входным выводом (Булатов О.Г. Царенко А.И, Поляков В.В. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии. М. Энергоатомиздат, 1989. с. 23).

Недостатком источника питания является повышенные затраты электроэнергии на проведение процесса при работе в составе установки электрофлотокоагулирования из-за пассивации электродов.

Известен источник питания импульсным током, содержащий подключенный анодом к положительному входному выводу тиристор, зашунтированный встречным диодом и последовательной цепью из конденсатора и дросселя, а катодом -к первому выходному выводу, второй выходной вывод которого соединен с отрицательным входным выводом, выходные выводы зашунтированы встречным диодом (Булатов О.Г. Царенко А.И. Поляков В.Д. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии. М. Энергоатомиздат, 1989. с. 26).

Недостатком источника питания является повышенные затраты электроэнергии на проведение процесса при работе в составе установки электрофтолокоагулирования из-за пассивации электродов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является источник питания импульсным током (Булатов О.Г. Царенко А.И. Поляков В.Д. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии. М. Энергоатомиздат, 1989. с. 28), который и рассматривается в качестве прототипа.

Прототип содержит, подключенный анодом к положительному входному выводу первый тиристор, катод которого соединен с анодом второго тиристора, катод второго тиристора соединен с первым выходным выводом, последовательную цепь из дросселя и конденсатора, общая точка соединения конденсатора и дросселя соединена с вторым выходным выводом, свободный вывод дросселя подключен к отрицательному входному выводу, свободная обкладка конденсатора подключена к общей точке соединения первого и второго тиристоров, диод, анод которого соединен с вторым выходным выводом, а катод с катодом второго тиристора.

Недостатком прототипа является повышенные затраты электроэнергии на проведение процесса при работе в составе установки электрофтолокоагулирования из-за пассивации электродов.

Изобретение направлено на решение задачи улучшения условий согласования источника питания с нагрузкой в составе установки электрофлотокоагулирования, а также повышение энергетических характеристик за счет снижения расхода электроэнергии на проведение процесса, что является целью изобретения.

Указанная цель достигается тем, что источник питания импульсным током, содержащий подключенный анодом к положительному входному выводу первый тиристор, катод которого соединен с анодом второго тиристора, катод второго тиристора соединен с первым выходным выводом, первую последовательную цепь из дросселя и конденсатора, свободный вывод дросселя подключен к отрицательному входному выводу, диод, снабжен второй последовательной цепью из n конденсаторов, свободная обкладка первого конденсатора второй последовательной цепи соединена со свободной обкладкой конденсатора первой последовательной цепи, а свободная обкладка n конденсатора второй последовательной цепи подключена к общей точке соединения первого и второго тиристоров, n тиристорами, причем m тиристоров соединены анодами, а n-m тиристоров соединены катодами, общий точки соединения m и n-m групп тиристоров подключены к первому выходному выводу, катод каждого из m группы тиристоров подключен соответственно к общим точкам соединения конденсатора и дросселя первой последовательной цепи, конденсатора первой последовательной цепи и первого конденсатора второй последовательной цепи, 1. m-1 конденсаторов второй последовательной цепи, общая точка соединения m-1 и m конденсатора второй последовательной цепи подключена к второму выходному выводу, а анод каждого из n-m-группы тиристоров подключен к общим точкам соединения m.n конденсаторов второй последовательной цепи, n-2 диодами, причем диоды шунтируют встречно 1. n-1 конденсаторы второй последовательной цепи.

Существенным отличием, характеризующим изобретение, является снижение затрат электроэнергии на проведение процесса электрофлотокоагуляция. Это обеспечивается за счет исключения явления пассивации электродов, а также более широкими возможностями по согласованию источника питания с нагрузкой в составе установки электрофлотокоагулирования.

Снижение затрат электроэнергии на проведение процесса электрофлотокоагулирования является достигнутым техническим результатом, обусловленным введением новых элементов и связей, т.е. отличительными признаками. Таким образом, отличительные признаки источника питания импульсным током являются существенными.

На чертеже приведена принципиальная схема источника питания импульсным током (n=m=3).

Источник питания содержит, подключенный анодом к положительному входному выводу первый тиристор 1, подключенный к отрицательному входному выводу дроссель 2, последовательную цепь из четырех конденсаторов 3-6, подключенную между катодом первого тиристора и свободным выводом дросселя, диоды 7, 8, шунтирующие встречно 4, 5 конденсаторы, тиристор 9, анод которого подключен к катоду первого тиристора, а катод к первому выходному выводу, тиристоры 10-12, общая точка соединения анодов которых подключена к первому выходному выводу, а катоды каждого из тиристоров соответственно к общим точкам, соединения конденсаторов 4, 5, конденсаторов 5,6, конденсатора 6 и дросселя, общая точка соединения конденсаторов 3, 4 подключена к второму выходному выводу. Выводы нагрузки 13 подключены к первому и второму выходным выводам устройства. Источник питания 14 подключен к входным выводам устройства.

Источник питания импульсным током работает следующим образом. Импульсы управления на тиристоры 1, 9-12 подаются поочередно в последовательности: 1, 9, 10, 11, 12. При включении тиристора 1 происходит заряд конденсаторов 3-6 по цепи: 1-3-1-5-6-2-14-1. Емкости конденсаторов 3-6 в общем случае могут быть выбраны как равными, так и различными. В частном случае (равенства емкостей конденсаторов 3-6) конденсаторы заряжаются до равных напряжений, составляющих при малых значения индуктивности дросселя 2 приблизительно 0,25 от выходного напряжения источника питания устройства 14. Дроссель 2 обеспечивает нормальные условия для коммутации тиристора 1. Очередной тиристор 9 включается по окончании интервала паузы, необходимой для восстановления тиристором 1 управляющих свойств. При включении тиристора 9 конденсатор 3 разряжается через нагрузку 13 по цепи 3-9-13-3. Энергия, накопленная в электрическом поле конденсатора 3 на интервале работы тиристора 1, полностью расходуется в нагрузке 13. Через нагрузку 13 при работе тиристора 9 протекает импульс тока положительной полярности. Далее осуществляется включение тиристора 10. Через нагрузку 13 при работе тиристора 10 протекает импульс тока отрицательной полярности (цепь: 4-13-10-4). При работе тиристоров 11 (цепь: 5-7-13-11-5) и 12 (цепь: 6-8-7-13-12-6) через нагрузку также протекают импульсы тока отрицательной полярности. Далее электромагнитные процессы в устройстве повторяются. Каждый цикл работы устройства заканчивается при очередном выключении тиристора 1.

Рассмотренный источник питания импульсным током соответствует частному варианту реализации схемы для n=m=3.

Если емкости конденсаторов 3-6 различны, то конденсаторы заряжаются до величины напряжений обратно-пропорциональных величинам емкостей. Величина индуктивности дросселя 2 выбирается из требования обеспечения нормальных условий для выключения тиристора 1. Для снижения коммутационных потерь в тиристорах 9-12 последовательно с ними (или с соответствующими конденсаторами 3-6) могут быть включены небольшие дроссели насыщения. Работа устройства при этом происходит аналогично. Значения n и m выбираются в зависимости от напряжения источника питания устройства, качества воды, подвергаемой электрофлотокоагулированию, требуемого напряжения питания электродов, допустимых затрат электроэнергии и временных характеристик технологического процесса.

Заявляемый источник питания импульсным током обеспечивает возможность эффективного согласования с нагрузкой по уровню напряжения и мощности. Изменение полярности импульсов тока нагрузки позволяет исключить явление пассивации пластин, снизить затраты электроэнергии на процесс электрофлотокоагулирвоания. Согласно экспериментальным данным затраты электроэнергии на проведение процесса могут быть уменьшены на 30-250% в зависимости от качества воды, подвергаемой электрофлотокоагулированию.

Использование: изобретение (ИЗ) относится к преобразовательной технике и может быть использовано в качестве источника питания электрофлотокоагулятора. Сущность изобретения: ИЗ обеспечивает снижение затрат электроэнергии на проведение технологического процесса. ИЗ содержит подключенный анодом (АН) к положительному входному выводу (ВЫ) первый тиристор (ТИ), катод (КА) которого соединен с АН второго ТИ, КА второго ТИ соединен с первым выходным ВЫ, первую последовательную цепь (ПЦ) из дросселя (ДР) и конденсатора (КН), свободный ВЫ ДР подключен к отрицательному входному ВЫ, диод (ДИ), вторую ПЦ из n КН свободная обкладка (ОБ) первого КН второй ПЦ соединена со свободной ОБ КН первой ПЦ, а свободная ОБ КН второй ПЦ, подключена к общей точке (ОТ) соединения первого и второго ТИ, n ТИ, причем m ТИ соединены АН, а n-m ТИ соединены КА, ОТ соединения n и n-m - групп (ГР) ТИ подключены к первому выходному ВЫ, КА каждого из m ГР ТИ подключен соответственно к ОТ соединения К и ДР первой ПЦ, КН первой ПЦ и первого КН второй ПЦ, 1... m-1 КН второй ПЦ, ОТ соединения m - 1 и m конденсатора второй ПЦ подключена к второму выходному ВЫ, а АН каждого из n-m-ГР ТИ подключен к ОТ соединения m... n конденсаторов второй ПЦ,n - 2 дополнительных ДИ, причем ДИ шунтируют встречно 1... n - 1 КН второй ПЦ. 1 ил.

Источник питания импульсным током, содержащий подключенный анодом к положительному входному выводу первый тиристор, катод которого соединен с анодом второго тиристора, катод второго тиристора соединен с первым выходным выводом, первую последовательную цепь из дросселя и конденсатора, свободный вывод дросселя подключен к отрицательному выводу, диод, отличающийся тем, что источник питания снабжен второй последовательной цепью из n конденсаторов, свободная обкладка первого конденсатора второй последовательной цепи соединена со свободной обкладкой конденсатора первой последовательной цепи, а свободная обкладка конденсатора второй последовательной цепи подключена к общей точке соединения первого и второго тиристоров, n тиристорами, причем m тиристоров соединены анодами, а n m тиристоров соединены катодами, общие точки соединения m и n m групп тиристоров подключены к первому выходному выводу, катод каждого из m группы тиристоров подключен соответственно к общим точкам соединения конденсатора и дросселя первой последовательной цепи, конденсатор первой последовательной цепи и первого конденсатора второй последовательной цепи, 1 m 1 конденсаторов второй последовательной цепи, общая точка соединения m 1 и m конденсатора второй последовательной цепи подключена к второму выходному выводу, а анод каждого из n m группы тиристоров подключен к общим точкам соединения m n конденсаторов второй последовательной цепи, n 2 диодами, причем диоды шунтируют встречно 1 n 1 конденсаторы второй последовательной цепи.