Вентильно-контактный выпрямитель Советский патент 1962 года по МПК H02M7/40 H02M1/24 

Предлагаемый вентильно-контактный выпрямитель относится к известному типу врлпрямителей, } которых каждый из вентилей в проводящую часть периода шунтируется контактами синхронно с частотой сети.

Основной особенностью выпрямителя, составляющего предмет изобретения, является выполнение шунтирующих контактов в виде двух сегментов, замыкаемых перекатывающимся по их поверхности роликом, приводимым во врагдение от синхронного двигателя с шравляемым фазовым углом. Этим обеспечивается повышение к;п.д., эксплуатационной надежности и выпрямленной мощности.

С целью улучшения условий коммутации, по концам указанных сегментов размещаются вставки из материала с высоким удельным сопротивлением. Эти вставки могут быть выполнены в виде объемных сопротивлений из металлокерамических композиций или в виде отдельных ламелей с подключенными к ним сопротивлениям

Фиг. 1 схематически изображает одну фазу -педлагаемого выпрямителя (остальные фазы выполнены аналогично); фиг. 2-примененный в нем контактный аппарат, шунтирующий вентили. На фиг. 3-8 представлены кривые, поясняющие работу выпрямителя.

К -сети переменного тока (фиг. 1), через силовой трансформатор / подключен вентильно-контактный выпрямитель, в каждую из цепей выпрямления которого включен вентиль 2, 3. Вентиль шунтирован контактным аппаратом, представляющим собой систему, состоящую из двух сегментов 4 и 5 и подвижного по -поверхности контактного ролика 6. На стороне выпрямленного тока, как обычно, включены сглаживаюш,ий дроссель 7 и нагрузка 8.

Контактный аппарат, более детально показанный на фиг. 2, представляет собой два кольца 9 и 10, собранных из чередующих токопроводящих (медных с серебряными напайками) и изолирующих сегментах // и 12. По внутренним дорожкам обоих колец катится ролик, состоящий из двух серебряных колец /.. соединенных между собой гибки№ 146390 - 2 ми серебряными ламелямн 14. Кольца 13 с ламелями 44 изолированы от вала 15 резиновыми упругими кольцами 16. Ролики контактного аппарата {число их зависит от скорости двигателя и выбирается в зависимости от величины номинального выпрямленного тока устаноъки) приводятся во вращение синхронным Приводным двигателем /7 (фиг. 1). Очевидно, что при соответствующем выборе длины токопроводящих сегментов // v синхронной скорости двигателя всегда можно обеспечить условие, при котором вентили преобразователя были бы замкнуты роликами в течение всего проводящего .полупериода.

С целью изменения моментов замыкания и размыкания вентилей роликом (и тем самым длительности щунтирования вентиля) кольцо 9 выполняется подвижным (с гибкими токопроводами) относительно кольца 10 и применяется синхронный двигатель, допускающий управление фазовым углом. При показанном нафиг. 2 расположении сегментов и направлении вращения ролика сегменты, расположенные на кольце 9, выполняют только функции замыкания, а на ко.льце 10 размыкания шунтирующей вен1и.ль цени.

Каждый сегмент на одном из своих концов снабжен специальной (при необходимости съемной) вставкой 19, 20. Эти вставки выполнены таким образом, что по мере движения ролика акт1ивное сопротивление сегмента возрастает по заранее заданному условию (для сегмента отключения) и убывает (для сегмента включения).

Сущность работы предлагаемого вентильно-контактного выпрямителя поясняется фиг. 3-8.

На фиг. 3 показаны изменения напряжения е в фазах а, 6 и с выпрямителя, работающего по трехфазной мостовой схеме.

При увеличении фазного напряжения, например фазы b начинается коммутация тока с фазы а на фазу Ь. При этом ток /ь в фазе b на растает (за время, соответствующее углу коммутации у , а ток ia в фазе а спадает до нуля и вентиль фазы а запирается (фиг. 4).

Если сегменты 4 :и 5 расположены так, что в момент ролик 6 располагается одним своим кольцом на серебряном участке сегмента 5 отключения, а вторым «ольцом-на начале (вставке) сегмента включения 4 (фиг. 5), то ток гь распределяется обратно пропорционально сопротивлению вентиля (ток гв) и Сопротивления включающего участка сегмента (ток ip), причем нарастание тока в начальный момент контактирования ролика и сегмента (фиг. 6) ограничивается сопротивлением вставки, что необходимо для предотвращения эрозии ролика и сегмента в момент включения.

После этого, на участке (лТ весь ток фазы проходит через рояик и сегменты (ток /р), и вентиль будет практически обесточен (ток 1в р)Начиная с момента 0/2, роли-к одним своим концом продолжает катиться по серебряному участку сегмента включения 4, а вторым концом по участку с возрастающим сопротивлением сегмента 5. При этом ток IB, протекающий через вентиль, и через ролик вторично перераспределится.

Без труда можно рассчитать и выполнить закономерность увеличения сопротивления на отключаемом участке (вставке) сегмента 5 таким образом, чтобы при размыкании роликом цепи, шунтирующей вентиль, ток гв в вентиле возрастал до номинального, а ток в ролике /, соответственно уменьшался практически до нуля.

На фиг. 7 и 8 показано распределение токов между вентилем (ток IB) и роликом (ток ZP).

Как видно, через вентиль проходит весьма малая часть тока фазы.

Вставки на концах сегм ентов, в зависимости от мощности установки, могут выполняться как в виде объемного сопротивления (например.

из металлокерамики), так н дискретными в виде отдельных ламелей с 111, Ключеяными к ним сопротивлениями, подобраинммн по закону, оПеспечивающему безыскровую работу выпрямители.

Ире д м е т и з обре т е н и я

1.Вентильно-контактный выпрямитель, в котором каждый из вентилей в проводящую часть периода шунтируется контактами синхронно с частотой сети, о т л и м а ю щи и с я тем, что, с целью повышения к.1П.д., эксплуатационной надежности и выпрямленной мощности установки, 1лунтирукицие контакты выполнены в виде двух сегментов, замыкаемых перекатывающимся по их поверхности роликом, приводимым во вращение от синхронного двигателя с управляемым фазовым углом.

2.Выпрямитель по и. 1, отличающийся тем, что, с пелью улучщеиия условий коммугации, по ко)1иам сегментов размещены вставки из материала с высоким удельным сопротивлением.

3.Выпрямитель 1ПО пп. 1 п 2, о т л и ч а ю nui и с и тем, что вставки выполнены в виде объемных сопротивлений из металлокерамических композиций или в виде отдельных ламелей с подключенными к ним сопротивлениями.