Трехлучевой преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1983 года по МПК H02M7/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника постоянного тока, преимущественно для сравнительно низковольтных потребителей, не нуждающихся, в высо кой частоте и .низком уровне пульсации постоянного напряжения и усложнении системы фильтрации его пере1менной составляющей. Его использова ние возможно в тех источниках, где находят применение именно трехлучевые преобразователи, но трёхкратную частоту пульсации в которых желательно получить посредством минимально возможного числа однофазных трансформаторов и их силовых обмоток. Известен преобразователь, содержащий три источника переменных фазо.сдвинутых (ф.с.) ЭДС, поделенных каждый на две части, соединенных во встречный равноплечий зигзаг, и формируемых На вторичных обмотках одного трехфазного или трех однофазных трансформаторов, и три вентиля, под ключенных к свободным выводам указанных ф. с. ЭДС, другие выводы которых объединены между собой и образуют один, а объединенные свободные электроды вентилей - другой выходы устройства. В схеме отсутствует вынужденное намагничивание маГнитопровода, что обусловлено расположением двух одинаковых разделенных .между собой частей обмоток на каждом стержне и вклю чением частей разных ф.с. ЭДС встреч . Этим обеспечивается равенство намагничивающих сил указанных двух Частей одной и той асе обмотки, а вст речная направленность намагничивающих сил приводит к их взаимной компенсации. В результате электромагни ная система формирования преобразуемых ф. с. ЭДС оказывается магнитно уравновешенной, обеспечивая тем самы возможность установки стержней магнитопровода гораздо меньшего сечения чем в .магнитно неуравновешенной сист ме 1.. . Однако устранение вынужденного намагничивания в известном устройств достигается ценой увеличения числа частей вторичных обмоток и числа их витков, т. е. за счет схемного услож нения, что является его недостатком Кроме того, реализация устройства возможна лишь при наличии, как минимум, трех первичных обмоток (их частей) и трех однофазных трансформаторов {в случае их -использования), что не является наименьшим их количеством. « Известен трехлучевой преобразователь Миткевича, содержащий три источ ника переменных ф. с. ЭДС, формируемых на трех вторичных обмотках трехфазного трансформатора, которые, совместно с однонаправленно подключенными к ним тремя вентилями, образуют трехлучевую .схему. Объединенные электроды вентилей образуют один, а общая или нулевая точ.ка трехлучевой звезды ф. с. ЭДС - другой выходные выводы устройства С2. Схема Миткевича сравнительно проста , однако наличие вынужденного намагничивания трансформатора является ее существенным недостатком, поскольку это явление приводит к следующим нежелательным последствиям: требуется большое значение переменной намагничивающей силы (увеличенные ампер-витки)} возникает асимметрия петли гистерезиса и расширение ее площади вследствие этого возрастают потери в стали, растет ток активных потерь; из-за роста ампер-витков уве-личивается ток намагничивания первичной обмотки; оба указанных тока увеличивают ток холостого хода трансформатора, влияющего на его массу и объем; асимметрия петли гистерезиса вызывает появление нежелательных четных гармоник первичного тока и вторичного напряжения (преобразуемых ЭДС), как следствие, искажение их форм. По указанным причинам мощность и, следовательно, массогабаритные и стоимостные показатели трансформатора приходится в подобных случаях (в том числе в. схеме Миткевича.) существенно увеличивать (примерно до 15% ) по сравнению с расчетной габаритной мощностью р- , получаемой, согласно теории преобразования, через коэффициент 1, использования (превышения ) мощности Т относительно полезной мощности Р нагрузки. Именно поэтому, несмотря на меньшее значение теоретического коэффициента 1с данйой схемы по сравнению с предыдущей схемой зигзага }(i,bS 1,4-Ь ) , соотношение реальных значений этих коэффици-: ентов при определенных мощностях оказывается нередко обратным, т. е. ИР следовательно, и объем трансформатора больше. Кроме того, трехкратная частота пульсации по отношению к частоте преобразуемых ЭДС (ГГ / з ) в рассмотренных устройствах обеспечивается наличием относительно большого числа обмоток, числа их витков и числа, однофазных трансформаторов (в случае их применения ), что при существующих в ряде случаев требованиях по минимизации указанных чисел элементов также является недостатком. Наиболее близким к изобретению является лучевой преобразователь поремениото напряжения в постоянное содержащий два источника ф. с. ЭДС со средними точками, формируегиых на обмотках двух однофазных трансформаторов, и три вентиля, первый из кото рых одним электродом подключен к nepBONV выводу второй обмотки, а вто рой и третий вентили одноимен ными электродами присоединены соответственно к первому и второму выводам первой обмотки, при этом друго электрод второго )вентиля образует один, а средняя точка первой ф. с. ЭДС - другой выходы устройства. Достоинством устройства является наличие в нем лишь двух однофазных трансформаторов t 3 J. Недостатками устройства являются относительно большое число вентилей (четь1ре ), сравнительно низкая .(равная двум )кратность частоты пульсаци выходного напряжения, что усложняет преобразователь и ухудшает его массо габаритные показатели. Цель изобретения - упрощение преобразователя и улучшение массогабаритных показателей путем повышения кратности частоты пульсации. Цель Достигается тем, что в трехлучевом преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем два источника фазосдвинутых ЭДС, выполненных на двух однофазных трансфор1маторах, вторичные обмотки которых имеют средние точки, и три вентиля , первый из которых одним электродом подключен к одному выводу второй вторичной обмотки, а второй и третий вентили анодами присоединены соответственно к одному и другому выводам первой вторичной обмотки, при этом катод второго вентиля образует первый, а средняя точка первой вторичной обмотки - второй выходные выводы, катод третьего вентиля соединен с другим выводом второй вторичной обмотки, который является разноименным по отношению к. другому выводу первой вторичной обмотки, к средней точке указанной обмотки другим электродом подключен первый вентиль, а средняя точка второй вторичной обмотки соединена с вторым выходным виводом. Преобразуемые фазосдвинуть1е ЭДС равны между собой по амплитуде и сдвинуты по фазе на 120 эл. град. Магнитная система формирования преобразуемых фазосдвинутых ЭДС выполнена в виде одного магнитопровода На фиг. 1 дана принципиальная электрическаясхема устройстваf на фиг. 2 - векторная диаграмма формирования токообразукядих ЭДС 5,ц(|и. -1, % в фазовой плоскости на фиг. 3 - эпюры токов и напряжен на элементах схемы без учета потерь и работы на чисто активную нагрузку (пунктир ; и на н.агрузку индуктивного характера с условно бесконечной индуктивностью дросселя в первой продольной ветви сглаживающего фильтра (сплошные линии ). ПреобразоЕатель(фиг. 1 содержит три включенных оДнонаправлено вентили 1 - 3, которые своими одними одноименными электродами подключены к средней точке 4 и первому и второму выводам. 5 и 6 первой вторичной обмотки 7, а другими электродами вентили 1-3 присоединены соответственно к первому выводу 8, средней точке 9 и второму выводу 10 второй вторичной обмотки 11. Вторичную об-мотку 7 содержит однофазный трансформатор 12, а вторичную обмотку 11 однофазный трансформатор 13.(первичные обмотки не показаны/. При этом переменные ЭДС обмоток 7 и 11 сдвинуты по фазе относительночДруг друга на 120 эл. град., их вторые выводы 6и 10, соединённые через вентиль 3, являются разноименными, а средние точки 4 и 9. образуют выходные выводы 14 и 15 устройства, к которым подключена нагрузка 16. . Устройство работает следующим образом. Пусть преобразуемыеЭДС обмоток 7и 11 сдвинуты по фазе на il20 эл. град, одна относительно другой и в данный момент наибольшее положительное значение относительно выводов 14 и 15 имеет ф. с. ЭДС обмотки 7. Под действием этой ЭДС открыт вентиль 2, и через нагрузку 16 протекает ток. Контур токопрохождения при этом следующий: вывод 5, вентиль 2, точка 9, вывод 14, нагрузка 16, вывод 15 и точка 4. Амплитуда выходного напряжения равна амплитуде полуЭДС обмотки 7, а его вектор S-, изображен в фазовой плоскости на (фиг.2), где в скобках обозначены номера работающих вентилей. Через 60 эл. град, значение полуЭДС второй ф. с. ЭДС обмотки 11 начинает превышать значение полу-ЭДС S:., первой ф. с. ЭДС обМотки 7, что приводит к открытию вентиля 1. При этом вентиль 2 закрывается образующимся на нем напряжением обратной полярности. Вентиль 3 таюке закрыт приложенным к нему обратным напряжением, которое по величине и форме равно, как и в обычной трехлучевой схеме Миткевича , линейному напряжению между выводами 10 и 6. Формы обратного напряжения, а также токообразующих ф. с, ЭДС S (л.1,3) и токов i вентилей 1 - 3 и полуобмоток показаны на фиг. 3. При открытом вентиле 1 ток нагрузки 16 протекает по контуру: точка 9, вывод 14, нагрузка 16, вывод 15, точка 4, вентиль 1 и вы

1. ТРЕХЛУЧЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий два источника фазо сдвинутых ЭДС, выполненных на двух однофазных трансформаторах, вторичны обмотки, которых имеют средние точки, и три вентиля, первый из которых одним электродом подключен к. одному выводу второй вторичной обмотки, а второй и третий вентили анодаки присоединены соответственно к одному и друхчэму выводам первой вторичной овмотки, при этом каТод второго вентиля образует первый, а средняя точка первой вторичной обмотки - второй выходные BUBOJCIM, отличающийс я тем, что, с целью упрощения преобразователя, катод третьего вентиля соединен с другим выводом второй вторичной обмотки, который яв11яется разноименным по отношению к другому выводу первой вторичной обмотки, к средней точке указанной обмотки другим электродом подключен первый вентиль, а средняя точка второй вторичной обмотки соединена с вторым выходным выводом. 2.Преобразователь по п. 1, о т личающийс я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей путем повышения кратности частоты пульсации, преобразуемые фазосдвинутые ЭДС равны между собо по амплитуде и сдвинутыпо фазе на 120 эл. град.. 3.Преобразовтель по пп. 1 и 2, отлича ющийся тем, что магнитная система формирования преобразуемых фазосдвинутых ЭДС выполнена в виде одного магнитопровода.