Трехфазный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1985 года по МПК H02M7/08 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть применено в качестве низковольт ных вторичных источников постоянного ток для электросварки, гальваники, электролиза, заряда аккумуляторных батарей и т.д. Известны трехфазные преобразователи переменного напряжения, выполненные по шеетипульсным нулевым схемам выпрямления типа шестифазная звезда с нулевым выводом. Они содержат один трехфазный трансформатор с двумя вторичными трехфазными обмот ками, первичные обмотки трансформаторов соединяют в трехфазную звезду или треугольник, вторичные обмотки соединяют в шестифазную звезду, нуле вая точка которой образует один выходной вывод преобразователя, а свободные начало и конец вторичных обмо ток подключены через вентили к второ му выходному выводу преобразователя. За счет формирования на вторичных обмотках трансформатора шестифазной сиетем)1 напряжений и однотактного режима работы вторичных обмоток тран форматора и вентилей (по 60 эл. град за период) на выходе тфеобраэователя формируется шестипульсное выпрямленное напряжение Cll« Недостатками известного преобразо вателя являются повышенная установленная мощность трансформаторного оборудования (5тр 1,55 Р при соединении первичных обмоток в треугольник и 1,48 PJJ при соединении их в звезду) , а такйсе относительно высокий уровень пульсации выходного напряжения, особенно при наличии фазового тиристорного регулирования. Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное с пониженной установленной мощностью транс (|юрматорного оборудования и пониженным уровнем пульсации за счет при менения уравнительного и сглаживающего реакторов C2l. За счет увеличения длительности проводящего состояния вторичных об моток и вентилей с 60 до 180 эл.град за период этот преобразователь имеет пониженную установленную мощность не только трансформаторов, но и суммарного трансформаторно-реакторного оборудования. Соответственно обеспечивается повышение коэффициента исполь зования вентилей по току и снижение уровня пульсацш ; выходного напряжения. Однако применение дополнительных сглаживающих и уравнительных реакторов приводит к значительному усложнению конструктивного исполнения преобразователей и увеличению массогабаритных показателей, что является недопустимым в целом ряд случаев. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий три однофазных трансформатора с магнитопроводами стержневой конструкции, на двух стержнях которых размещены их первичные обмотки и две вторичные полуобмотки, при этом три вторичные обмотки соединены между собой в щестифазную звезду с нулевым выводом, образующим первый выходной вывод, а свободные начала и концы вторичных обмоток подключены через вентили ко второму выходному выводу. При подаче на вход преобразователя трехфазного сетевого напряжения на вторичных обмотках трансфррматоjpa формируется шестифазная система . Напряжений, который выпрямляется чб рез шесть вентилей в однотактном режиме с длительностью проводящего состояния вентилей, и вторичных обмоток трансформаторов по 60 эл.град. На выходе преобразователя формируется шестипульсное вьшрямленное напряжение 3 . Недостатком прототипа является повьш1ённая установленная мощность трансформаторно-вентильного оборудованияЦель изобретения - снижение установленной мощности. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем три однофазных трансформатора с магнитопроводами двухстержневой конструкции, на каждом из которых размещены первичные обмотки, подключенные ко входным выводам, и две вторичные полуобмотки, соединенные между собой в шестифазную звезду, с нулевым выводом, образующим первый выходной вывод , свободные начала и концы вторичных обмоток подключены через вентили ко второму выходному выводу, каждый из магнитопроводов трансформаторов снабжен дополнительным средним стержнем выполненным с немагнитным зазором первичные обмотки соединены в треугольник и каждая из них состоит из двух цолусекций, расположенных на крайних стержнях магнитопроводов. . На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 а, б, Вт диаграммы токов и напряжений., характеризующее его работу. . Преобразователь содержит однофазные трансформаторы 1-3 с магчитопроводами 4-6, первичными обмотками 7-9, вторичными обмотками, сос тоящими из полуобмоток 10-15, и вен тили 16-21.. Первичные обмотки 7-9 трансформаторов 1-3 разнесены полусекциями по крайним стержням магнитопроводов 4-6 и соединены между собой в треугольник, вершины которого образуют входные выводы преобразователя. Вторичные полуобм отки 10-15 тран форматоров 1-3 также разнесены по крайним стержням магнитопроводов 4трансформаторов и соединены между собой в шестифазную звезду с нулевым выводом, образующим первый выхо ной вывод преобразователя. Свободные начала и концы вторичных: обмоток трансформаторов подключены чере вентили 16-21 ко второму выходному выводу преобразователя. Магнитопров ды -6 трансформаторов 1-3 снабжены дополнительно средним (третьим) без обмоточным стержнем, выполненным с немагнитным зазором. Преобразователь работает следующим образом. При подаче на вхс)д преобразовате сетевого напряжения на вторичных об мотках трансформатора формируется шестифазная система напряжений, которая вьтрямляется вентилями 1621 поочередно, в порядке нумерации вентилей и фазировки обмоток. Пусть средний стержень в магнитопроводах отсутствует. В этом случае преобраз ватель работает как прототип с дли тельностью проводящего состояния ве тилей 16-21 и вторичных обмоток тра форматора по 60 эл.град. На выходе преобразователя формирхется шестипульсное выпрямленное напряжение со средним значением 1,35Ug. Однако наличие дополнительного среднего стержня в магнитопроводах 32.4 трех однофазных трансформаторов 1-3 вносит существенное изменение в формирование суммарного выпрямленного напряжения Происходит увеличение потока вынужденного однофазного намагничивания в каждом обмоточном стержне магнитопроводо1В трансформаторов при протекании через них импульсов выпрямленного тока, так как он .замыкается теперь уже не по воздуху, а по дополнительному безобмоточному стержню магнитопроводов. Поскольку для создания потока в стальном сердечнике достаточен даже небольшой намагничивающий ток, указанный поток вынужденного однофазного намагничивания, меняющийся с тройной частотой, приводит 1 снижению выпрямленного напряжения и к выравниванию мгновенных значений напряжений между двумя трехфазными звездами, образованными соответствующими вторичными полуобмотками 10, 12, 14 и 11, 13, 15 трансформаторов 1-3. В результате преобразователь работа ет аналогично известной схеме шестифазного преобразователя с уравнительным реактором. На фиг. 2а показана форма выпрямленного напряжения U , образованная усредненными - выравненными мгновенными значениями двух трехпульсных выпрямленных напряжений, формируемых двумя трехфазными нулевыми группами, образованными соответственно вторичными полуобмотками Ю, 12, 14 и 11, 13, 15 и вентилями 16, 17, 18 и 19, 20, 21. Поскольку выравнивание мгновенных значений выпрям:т енньгх напряжений происходит за счет ЭДС тройной частоты, наводимой потоком вынужденного однофазного намагничивания, напряжения вторичных обмоток, а соответственно и первичных полуобмоток трансформаторов имеют несимметричную форму за счет наложения на выпрямляемую полуволну, выравнивающего напряж:ения тройной частоты (см. фиг. 2 б, в). Исходя из того, что вторичные обмотки трансформаторов 1-3 дополнительно выполняют роль уравнителього реактора, основные расчетные соотношения шестифазного преобразова- . с уравнительным реактором оказываются справедливыми и для предагаемого преобразователя, т.е. суммарная мощность установленного трансорматорногтэ оборудования у него

ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий три однофазных трансформатора с магнитопроводами двухстержневой конструкции, на каждом из которых размещены первичные обмотки, подт ключенные ко входным выводам, и две вторичные полуобмотки,при этом три вторичные обмотки соединены между собой в шестифазную звезду с нулевым выводом, образующим первый выходной вывод, свободные начала и концы вторичных обмоток подключены через вентили ко второму выходному выводу, отличающийся тем, что, с целью снижения установленгой мощности, каждый из магнитопроводов трансформаторов снабжен дополнительным средним стержнем, выполненным с немагнитным зазором, первичные обмотки соеди-j нены в треугольник, и каждая из них состоит из двух полусекций, расположенных на крайних стержнях магнитопро- 1 водов. v. .СП iji Сдд to