Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1992 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в качестве низковольтных вторичных источников по- стоянногЪ напряжения.

Известны низковольтные преобразователи переменного напряжения в постоян- нре, содержащие трехфазный трехстержневой трансформатор, на стержнях магнитопровода которого расположены трехфазная первичная обмотка, соединенная с входными выводами для подключения трехфазной питающей сети и две группы трехфазных вторичных - вертикальных обмоток, соединенных с двумя трехвентиль- ными группами по шестипульсной схеме

выпрямления. Различные их модификации отличаются схемой соединения вторичных обмоток с вентильными группами и уравнительными реакторами, обеспечивая различные уровни выходного напряжения.

Прототипом изобретения является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехстержневой трехфазный трансформатор, на стержнях магнитопровода которого расположена трехфазная первичная обмотка, соединенная с входными выводами для подключения трехфазной питающей сети, и две группы трехфазных вторичных обмоток, а также две группы вентилей, причем вторичные обмотXJ XI 00 00

ки трансформатора соединены с указанными вентилями по шестилульсной схеме вы- прямителя, выход которой обоазует выходные выводы для подключения нагрузки.

Целью изобретения является снижение уровня выходного напряжения, упрощение и расширение области применения.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное, содержащем трехстержневой трехфазный трансформатор, на магнито- проводе которого расположены трехфазная первичная обмотка, соединенная с входными выводами для подключения трехфазной питающей сети и две группы трехфазных вторичных обмоток, а также две группы вентилей, причем, вторичные обмотки трансформатора соединены с указанными вентилями по шестипупьсной схеме выпрямления, выход которой образует выходные выводы для подключения нагрузки, при этом магнитопровод трансформатора выполнен пространственным, симметричным, верхнее и нижнее ярма которого выполнены в виде треугольников, на сторонах каждого из которых размещена одна из групп указанных вторичных обмоток.

Размещение двух вентильных обмоток на разных ярмах общего пространственного магнитопровода, выполненных в виде замкнутых магнитопроводов - треугольников с расположением сетевой обмотки на стержнях магнитопровода, с соединением вентильных обмоток в виде идентичных звезд обеспечивает дополнительное снижение уровня выходного напряжения в раз.

На фиг. 1,3 приведена принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2а,б,в и 4а,б,в,г,д,е - диаграмма магнитных потоков и напряжений, характеризующие его работу.

Преобразователь содержит трансформатор 1 с магнитопроводом 2. обмотками 3, 4, 5 и вентилями 6-11 и уравнительный реактор 12.

Сетевая обмотка 3 трансформатора 1 (фиг.1) размещена-пофазно на стержнях трехфазного пространственного симметричного магнитопровода 2 и образует своими концами входные зажимы преобразователя. Вентильные обмотки 4, 5 соединены в идентичные звезды на верхнем и нижнем ярмах магнитопровода 2 трансформатора 1, выполненных в виде равносторонних треугольников. Между собой вентильные обмотки соединены в шести- фазную звезду и подключены к выходным зажимам преобразователя общим нулевым

выводом непосредственно, а свободными концами через вентили 6-11.

При подаче сетевого напряжения на входные зажимы преобразователя, в фазах

первичной обмотки 3 трансформатора 1 протекает фазный ток холостого хода. Соответственно, в стержнях магнитопровода 2 трансформатора 1 протекают фазные магнитные потоки, сдвинутые между собой на

120 эл.град. Эти потоки замыкаются через верхние и нижние ярма пространственного симметричного магнитопровода, выполненные в форме замкнутых равносторонних треугольников. Исходя из закона Киргофа

для магнитных цепей, через ярма протекают линейные магнитные потоки с величиной, в меньшей фазовых магнитных потоков и сдвинутых по фазе на 30 эл.град. (фиг.2,а).

При этом линейные магнитные потоки протекают в ярмах в разных направлениях (фиг.1).

Поскольку вентильные обмотки на яр- мах обтекаются магнитным потоком в

VT раз меньше, чем в стержнях, на них наводится соответственно и ЭДС в V3 раз меньше. В итоге на вентильных обмотках 3, 4 формируется шестифазная система напряжений (фиг.2,б), которая выпрямляется вшестипульсное постоянное напряжение Ud 1,35/ VtT 0,78 как в известных однотакт- ных преобразователях переменного напряжения в постоянное, выполненных по схеме шестифазная звезда с нулевым выводом с

поочередной проводимостью вентилей по 60 эл.град. (фиг.2,в).

При соединении сетевой обмотки в звезду и достаточно большом реактансе трансформатора (за счет разнесения всех

обмоток) с увеличением нагрузки выпрямитель может работать в дважды трехфазном режиме с выходным напряжением Ud 0,675, (Либо можно устанавливать двухфазный уравнительный реактор между нулевыми точками вентильных звезд).

При подключении софазных пар вентилей к выходному зажиму преобразователя через трехфазный уравнительный реактор преобразователь будет работать в трижды

трехфазном режиме с выходным напряжением Ud 0,9/ ,52).

Особенно целесообразно выполнение предлагаемого преобразователя на единицы вольт выходного напряжения и большие

токи (десятки, сотни, тысячи ампер), когда вентильные обмотки выполняются одинаковыми, в виде токоведущих шин - части общей ошиновки преобразователя. В этом случае и функцию уравнительных реакторов

также можно возложить на общую ошиновку преобразовательного агрегата.

Поскольку магнитные потоки о верхнем и нижнем ярмах протекают в разных направлениях, вентильные обмотки соединяются в идентичные звезды (а не прямую и обратную прототипа). Сечение ярем магни- топровода берется в VTpas меньше из-за снижения магнитного потока, что в целом упрощает конструкцию преобразователя.

На фиг. 3 приведен вариант выполнения преобразователя, рассчитанный на более низкое выходное напряжение Ud 0,39 112Ф за счет выполнения соединения вторичных обмоток 4 и 5 в треугольники и подключение их вершин через вентили 6,1, 8 и 9, 10, 11 к одному из выходных зажимов преобразователя, а через фазные обмотки шестифазного уравнительного реактора - к второму выходному зажиму. Тем самым обеспечивается возможность получения самого низкого уровня выходного напряжения относительно всех известных шестипульсных низковольтных преобразователей переменного напряжения в постоянное (фиг.4,а,б,в,г,д,е). А в целом симметричный перенос обеих вентильных обмоток на разные ярма магнитопровода трансформатора, выполненного пространственным, симметричным с ярмами в виде замкнутых треугольников, позволяет применительно ко всей известной группе низковольтных шестипульсных преобразователей переменного напряжения в постоянное понизить уровень выходного напряжения на VJ раз за счет расщепления магнитных фазных потоков стержней на линейные в ярмах,

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехстер- жневой трехфазный трансформатор, на магнитопроводе которого расположены трехфазная первичная обмотка, соединенная с входными выводами для подключения трехфазной питающей сети и две группы трехфазных вторичных обмоток, а также две группы вентилей, причем вторичные обмотки трансформатора соединены с указанными вентилями по шестиимпульсной схеме выпрямления, выход которой образует выходные выводы для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня выходного напряжения,

упрощения и расширения области применения, магнитопровод трансформатора выполнен пространственным, симметричном, верхнее и нижнее ярма которого выполнены в виде треугольников, на сторонах каждого

из которых размещена одна из групп указанных вторичных обмоток.

Использование: изобретение может быть использовано в качестве низковольтного вторичного источника постоянного напряжения. Сущность изобретения: устройство выполнено на основе трехфазного трансформатора с пространственным маг- нитопроводом с двумя вентильными обмотками, и вентильного блока, включающего вентили. Вентильные обмотки размещены на ярмах, выполненных в виде треугольников, соединены в идентичные звезды (треугольники) и подключены нулевыми точками непосредственно, а свободными началами и концами через вентили к выходным выводам для подключения нагрузки. За счет перенесения вентильных обмоток со стержней на ярма обеспечивается снижение выходного напряжения в vT без изменения числа витков, что позволяет их выполнять конструктивно более просто, одновитковыми в виде шинопроводов. 4 ил. (Л С

zU

w/

;

t/

)w

#/г. г

611 Ж7

Ф,

Т Ј № и т и

Фиг.З

BC U38C /4«

a

Фиг.Ч