Устройство для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный и наоборот Советский патент 1935 года по МПК H02M7/72 

Предлагается устройство для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный и наоборот, с шунтированием ртутного выпрямителя вспомогательным.

С целью устранения обратных зажиганий в ртутном выпрямителе и повышения выпрямляемого напряжения указанный выпрямитель, состоящий из трех однофазных выпрямителей со вспомогательными анодами, включен параллельно с трехфазным выпрямителем электронного типа с сетками. Последний присоединен к первому через трансформатор, служаш,ий для комценсироваиия падения напряжения в электронном выпрямителе.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства. Здесь главный трансформатор 1 приключен параллельно к ртутному выпрямителю 10 с одной стороны, и через вторичную обмотку дополнительного трансформатора 2-к состоящему из трех отдельных выпрямителей электронному выпрямителю 3, с другой. Так как электронный выпрямитель имеет автоматически управляемые сетки, то ток через него проходит лишь при наличии на сетках положительного потенциала и должен протекать в моменты коммутации анодных токов. Сетки электрон(424)

ного выпрямителя питаются от трансформатора 5 и батареи смещения 6. Напряжение трансформатора 5 автоматически регулируется по фазе и по величине и имеет форму кривой с усиленно выраженной третьей гармоникой. Конструкция ртутного выпрямителя/О отличается от известных ртутных выпрямителей тем, что постоянное возбуждение катодного пятна заменяется периодическим зажиганием искрой. Искра возникает от напряжения регулятора фазы 8; при этом, чтобы отсутствовало второе зажигание в непроводящую часть периода, в цепь зажигания включен дополнительный ртутный выпрямитель,имеющий управляемые потенциальные сетки.

Перед самым началом проводящей части периода электронный выпрямитель закрыт, а ртутный выпрямитель не возбужден. Дальше, подачей сеточного потенциала на вспомогательный ртутный выпрямитель 7 открывается соответствующая фаза цепи зажигания, вследствие чего в ртутном выпрямителе 10 возникает искра, а вместе с ней появляется катодное пятно, которое создает в указанном выпрямителе поток электронов и ионов. Анодный ток начинает протекать лищь после того, как возникла искра зажигания в ртутном выпрямителе 10. После зажигания через последний протекает весь анодный ток нагрузки.

Электронный выпрямитель открывается и переключает на себя анодный ток - незадолго до его прекращения. Когда электронный выпрямитель сетками открыт, то компенсирующее в нем падение напряжения обмотки трансформатора 2 создает такой поток электронов в электронном выпрямителе, что анодный ток целиком переходит на электронный выпрямитель.

Переход тока с ртутного выпрямителя на электронный выпрямитель гасит катодное пятно и деионизирует пространство в ртутном выпрямителе. Время исчезновения остаточных зарядов в ртутном выпрямителе бывает небольшим; в переводе на электрические градусы будет при частоте 50 периодов порядка 5° - 10 (это время и должен работать электронный выпрямитель).

Для того, чтобы электронный выпрямитель открывал и переключал нагрузку с ртутного выпрямителя за одинаковые промежутки времени до прекращения анодных токов при всех нагрузках вплоть до короткого замыкания, трансформаторы 2 и 5 имеют автоматическое регулирование напряжения как по фазе, так и по величине.

Сдвиг фазы в регуляторе фазы 5 производится в целях изменения момента зажигания ртутного выпрямителя 10 во времени, что позволяет регулировать выпрямленное напряжение от нуля до максимальной величины, аналогично управляемым ртутным выпрямителем с потенциальными сетками.

На чертеже показано, что зажигание ртутного выпрямителя JO происходит при обратном напряжении цепи зажигания, т. е. ртуть катода-положительна, электрод зажигания-отрицателен. Такое сочетание объясняется, главным образом, упрощением схемы, с одной стороны, и предположением, что пробивание искрового промежутка будет легче, когда катод (электрод зажигания) цепи имеет температуру выше, нежели анод (ртуть), с другой стороны. Если такое направление тока зажигания на практике себя не оправдает, можно направление

t «

/ Ч, Г

-Sk. ..,

л а. - .r--.,-j.тока изменить, для чего вспомогательный ртутный выпрямитель 7 следует выполнить из нескольких однофазных ртутных выпрямителей с изолированными катодами.

Необходимость шунтирования ртутного выпрямителя электронными вытекает из следующих соображений: а) катодное пятно исчезает не мгновенно, а остается в раскаленном состоянии после прекращения тока некоторое время, порядка 0,00001 сек., тогда как отрицательное напряжение появляется практически мгновенно; поэтому, в момент появления отрицательного напряжения на аноде катодное пятно продолжает гореть, что в большой степени облегчает возникновение дуги в обратном направлении; в) остаточные заряды являются одной из главных причин, возбуждающих обратные зажигания. Поэтому наличие их в момент нарастания отрицательного напряжения на аноде значительно увеличивает опасность обратного пробоя. Эти две основные причины и ограничивают повышение выпрямленного напряжения у ртутных выпрямителей, тогда как, шунтируя ртутный выпрямитель электронным, их влияние устраняется.

Система обладает свойством обратимости, т. е. преобразование энергии постоянного тока в переменный любой частоты возможно; для этого следует несколько дополнить схему, как-то: переключи-ib выводы на стороне постоянного . тока, питать трансформаторы сеточный 5 и компенсации 2, и зажигания (регулятор фазы 8) от источника той частоты, в которую преобразовывается энергия постоянного тока, и пр.

Несмотря на то, что электронный выпрямитель будет работать небольшое врем и под малой нагрузкой, величина тока эмиссии его рассчитывается на нормальную величину тока нагрузки всей системы. Это вызывается тем, что в момент короткого замыкания электронный выпрямитель будет принимать ток, мгновенная величина которого ориентировочно равна величине тока полной нагрузки, так как ток короткого замыкания больше нормального в 10- 15 раз.

Электронные выпрямители конструктивно должны быть выполнены как одно целое; в результате получится экономия энергии накала и преимущества одного катода. В отношении ртутных выпрямителей, несмотря на некоторую сложность, применимы те же соображения. Катоды, однако, должны быть разделены, несмотря на то, что имеют общий потенциал. Система откачки и охлаждения общая.

Предмет изобретения.

1. Устройство для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный и наоборот, с шунтированием ртутного выпрямителя вспомогательным, отличающееся тем, что, с целью устранения обратных зажиганий в ртутном выпрямителе и повышения выпрямленного напряжения, указанный выпрямитель 10, состоящий из трех однофазных выпрямителей со вспомогательными анодами, включен параллельно с трехфазным выпрямителем 3 электронного типа с сетками, присоединенным к первому через трансформатор 2, служащий для компенсирования падения напряжения в электронном выпрямителе.

2.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью периодического зажигания вспомогательной дуги ртутного выпрямителя и регулирования выпрямленного напряжения временем зажигания вспомогательной дуги, во вспомогательной цепи применен регулятор фазы 8 в соединении с управляемым ртутным выпрямителем 7.

3.Форма выполнения устройства по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью перевода нагрузки с ртутного выпрямителя на электронный в определенные моменты при всех режимах работы устройства, трансформатор 2 и трансформатор 5 в цепи сеток электронного выпрямителя выполнены автоматически регулируемыми в зависимости от рабочего тока устройства.