Устройство для стабилизации тока Советский патент 1991 года по МПК G05F3/06 

(/11) 4469450/0/

(22) 29.07.88

(46) 23.06.91. Бюл. № 23

(71)Институт электродинамики АН УССР

(72)И.В.Волков, С.И.Закревский, М.Н.Горбачев, Ю.И.Стародумов,

А.АчГоловач и И.С.Чумаков

(53)612.316.1(088.8)

(56)Милях А.Н. и др. Системы неизменного тока на основе индуктивно- емкостных преобразователей. Киев.: Наукова думка, 1974, с. 214.

Автореферат диссертации В.Г.Тур- ковского. Установка стабилизированного тока системы электроснабжения электротехнологических потребителей нестационарным режимом. Минск, 1984, с. 9.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ТОКА

(57)Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является снижение потребляемой мощности путем

ограничения тока на входе преобразователя в режиме холостого хода. В нормальном режиме устройство обеспечивает параметрическую стабилизацию тока в цепи с переменной нагрузкой. В режиме холостого хода дроссели с нелинейными вебер-амперными характеристиками насыщаются, образуя совместно с конденсаторами параллельные контуры, настроенные в резонанс (фер- рорезонанс) токов на частоте источника питающего напряжения. За счет использования явления феррорезонанса токов в параллельных контурах, достигаемого путем соответствующего выбора параметров дросселей с нелинейными вебер-амперными характеристиками и конденсаторов входных контуров индуктивно-емкостного преобразователя, обеспечивается одновременное ограничение выходного напряжения и входного тока в каждой фазе устройства. 3 ил.

S

(Л

Изобретение относится к электротехнике.

Цель изобретения - снижение по- . требляемой мощности путем ограничения тока на входе преобразователя в режиме холостого хода.

На фиг. 1 приведена блок-схема заявляемого устройства в наиболее общем m-Лазном варианте; на фиг.2 и 3 приведены в качестве примеров соответственно Т-образная схема беэ взаимоиндуктивных связей и мостовая схема как варианты заявляемого устройства,

Предлагаемое устройство имеет питающую сеть 1, индуктивно-емкостной преобразователь 2; сопротивление 3 нагрузки Zn, дроссели 4 с нелинейными вебер-амперными характеристиками.

Устройство работает следующим образом .

В нормальном режиме в каждой фазе нагрузки 3 протекает номинальный ток, действующее значение которого стабилизируется с помощью индуктивно-емко- стного преобразователя 2, подсоединенного к источнику переменного напряжения 1. В этом режиме дроссель 4 с не05

ел

оо

со 1

линейной вебер-амиерной характеристикой находится в ненасыщенном состоянии и его индуктивное сопротивление XLt значительно больше, чем в насыщенном состоянии, поэтому в его цепи протекает весьма малый ток, составляющий не более 5-7% от тока нагрузки, В режиме холостого хода преобразователя вследствие обрыва цепи нагрузки ЙЕН оказывается нагруженным только на дроссель 4. Напряжение на выходе ИЕП при этом возрастает, вследствие чего магнитопровод дросселя 4 входит в состояние насыщения и тем самым ограничивает величину выходного напри жения преобразователя на определенном уровне Ufcj)ix . В режиме холостого хода за счет насыщения дросселя 4 структура входных контуров преобразователя, выполненного по любой т-фаз- ной схеме (фиг.1), изменяется из Г-образной в Т-образную без взаимо- индугтивных связей с короткоэамкну- тым выходом. Параметры конденсатора и дросселя 4 каждой фазы преобразователя рассчитываются таким образом, что индуктивное сопротивление в состоянии насыщения ХЬНг оказывается настроенным в резонанс с емкостью С (Конденсатора входного контура на час- тоте источника питающего напряжения 11 В результате в параллельном контуре- XLH.-C возникает резонанс (ферроре- зонанс) токов, вследствие чего величина входного тока преобразователя достигает минимального значения I вх х х при расчетном напряжении питающей сети UB)l Ср и одновременно ограничивается выходное напряжение преобразователя на заданном уровне U,M)( . При этом величина V с. определяется по формуле

U

Ьх.ср

UuJL.Mtiii ±Ufiktta iP 2

гДе иьх. м«и и убх. макс соответственно минимальное и максимальное значения напряжения питающей сети. Следоват тельно, в режиме холостого хода предлагаемое устройство переходит из режима стабилизатора выходного тока в режим стабилизатора выходного напряжения. При этом настройка параллель-, ных контуров преобразователя в фер- рореаонанс токов осуществляется с помощью отпаек на обмотке дросселя 4 с нелинейной вебер-амперной характеристикой.

На основании результатов выполненных теоретических и экспериментальных исследований предложенного устройства его параметры следует выбрать из следующих соотношений:

0

5

0

5

0

5

0

45

50

55

LbM2. lu

.(UlUblJL- - 1)XL2;

Вых.и ХШг; UlfcЈtЫ

(О

(2) (3)

гДе ивых.х.х. и USWX.M. - выходное напряжение преобразователя соответственно в режиме холостого хода и номинальном режиме, причем ПВЬ|ХН соответствует оптимальной величине относительной нагрузки ИЕП; XL, - индуктивное сопротивление дросселя с линейной вебер-амперной характеристикой, входящего в каждую фазу ИЕП; 1„« - ток короткого замыкания преобразователя, определяемый в зависимости от значения номинального тока I н преобразователя по соотношению 61,15 1„.

Расчетное выражение (1) справедливо для дросселей с нелинейными вебер- амперными характеристиками, выполненных на сердечниках из ферромагнитных материалов (например, из обычных электротехнических сталей, используемых в трансформаторах малой и средней мощности), для которых выполняется соотношение

XL1., з XLHj 35 32

установленное на базе экспериментальных исследований.

Новизна изобретения состоит в том, что предлагаемое устройство для стабилизации тока обеспечивает в режиме холостого хода одновременное ограничение (стабилизацию) выходного напряжения и минимизацию величины потреб-/ ляемого из сети тока.

Положительный эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в экономии потребляемой из сети электрической энергии и повышении КПД преобразователя, достигаемых за счет минимального значения входного тока в режиме холостого хода преобразователя.

Использование изобретения позволяет повысить эффективность работы преобразователя за счет улучшения энергетических показателей в режиме холостого хода (коэффициента мощноети и КПД); повысить надежность работы преобразователя за счет ограничения напряжения в режиме холостого хода при одновременном снижении величины потребляемого тока до возможного минимального значения.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации тока в m-фаэной нагрузке, содержащее т-фаз ный индуктивно-емкостной преобразователь с предвкпюченным индуктивным элементом в каждой фазе и га дросселей

t 7- -t-

Фиг. 2

с нелинейной ги рг0--.;чпорпрп хлрлкчг- ристикой, о т Ji и ч а ю щ о е с ч тем, что, с целью снижения потребляемой мощности путем ограничения тока на входе преобразователя в режиме холостого хода, каждый из m дросселей с нелинейной вебер-амперной характеристикой подключен параллельно емкостному элементу каждой из m фаз преобразователя, причем индуктивное сопротивление указанного дросселя выбрано равным реактивному сопротивлению емкостного элемента.

Фиг.1