Устройство для преобразования постоянного тока в переменный Советский патент 1936 года по МПК H02M7/72 H02M1/12 

Основной недостаток всех существующих выпрямительных и инвертерных схем-это отстающий сдвиг фаз, создаваемый ими в сети переменного тока.

В настоящей заявке предлагается преобразовательное устройство, имеющее вспомогательный ионный прибор, в каскадной цепи коего включен генератор повышенной частоты, как это известно из авторского свидетельства № 48755, особенностью же в данном случае является то, что здесь ток сдвинут относительно напряжения в сторону опережения.

На прилагаемом чертеже фиг. 1 изображает принципиальную схему устройства, а фиг. 2-7-кривые токов и напряжений.

Из принципиальной схемы предлагаемого устройства следует, что, когда электрическая энергия передается из сети переменного тока С а сеть постоянного тока 1-2, т. е. когда преобразователь работает в выпрямительном режиме, зажим 2 является плюсом, З зажим 1-минусом. В сксбках показана полярность, соответствующая инвертерному режиму работы, т. е. такому режиму, при котором электрическая энер/ия передается из сети постоянного тока в сеть переменного.

Буквою Т на фигуре обозначен главный (анодный) трансформатор. Конпы отдельных фаз вторичной обмотки анодного трансформатора присоединены к анодам выпрямителя 4. Средние точки вторичных обмоток присоединены к анодам другого выпрямителя 3, анодй D, DZ, з коею также управляются сетками.

С помошью разделительного дросселя М аноды DI, D., и D соединены параллельно.

Как и ранее, в цепь постоянного тока включен сглаживающий дроссель, а в катодную цепь выпрямителя 3 включен источник nepei eHHoro тока повышенной частоты G. ЭтоЧюжет быть, например, однофазный альтернатор, приводимый в действие двигателем Ж

Частота переменного тока, отдаваемого генератором G, должна быть в 15-30 раз выще частоты преобразуемого переменного тока. Амплитуда напряжения этого генератора должна

. быть на 10-200/0 выше амплитуды напряжения каждой из вторичных полуобмоток анодного трансформатора.

Н-а фиг, 2-7 изображены кривые токов и напрянсений в схеме устройства по фиг. 1, при .работе последней в выпрямительном режим е. Кривые эти построены в предположении, что индуктивность дросселя L весьма велика и поэтому пульсация постоянного тока незначительна. Кроме того, при построении кривых для упрощения не учтено влияние индуктивностей в анодных цепях (это влияние выразилось бы, как и обычно, в появлении углов перекрытия анодных токов), поэтому токи отдельных анодов имеют вид прямоугольных импульсов.

Кривая g из фиг. 2 и 3 изображает напрян ение, отдаваемое альтернатором повышенной частоты. Для уг1роо1,ения частота его показана всего лишь в б раз выше частоты преобразуемого тока.

На фиг, 2 приведены кривые напряи ений в выпрямительной группе I (по фиг. 1). Жирной линией показана кривая напряжения между нулевой точкой О и катодом К.

На фиг. 3 приведены аналогично кривые напряжений в выпрямительной группе II. Напряж.енне между нулевой точкой этой группы Ojj и катодом К показано также жирной линией, результируюш,ее выпрямленное .напряжение (напряжение между точками К и зажимом 1) показано на фиг. 3.

Токи на фиг. 5 и 6 обозначены буквами /, а стоящий при буква индекс (например, А, В., и т. д.) показывает, через какой из анодов протекает этот ток. Таким образом, кривая /в, обозначает ток через анод В., кривая /д обозначает ток анода i)j и т. д.

Кривые V. и KB, изображают напряжение трех фаз трансформатора, которые соединены с анодами А- и В. Кривые Уд и VB.-напряжение тех фаз трансформатора, которые соединены с анодами Л и 5. Кривая У. изображает сеточное напряжение анода Z. Буквами ЕО и /о на фиг. 7 обозначены напряжение и ток в одной из первичных обмоток анодного трансформатора.

Угол сдвига фаз между током и напряжением в сети переменного тока обозначен буквой 5.

Разберем подробнее работу какойлибо из вьшрямительных групп, например, работу группы II.

В некоторый момент времени ток проходит через анод А. В момент t (фиг. 5 и 6) напряжение, действующее в цепи анода D.2, напряжение для альтернатора, становится выше, чем напряжение в цепи анода А., Так как незадолго до момента 4 на сетку, управляющую анодом было подано положительное напряжение (см. кривую VD, ), то в момент t- ток через анод А перестает течь и начинает проходить чергз анод D. В момент гок переходит на анод В., так как напряжение, действующее в цепи анода D, становится ниже, чем напряжение в цепи анода В. В момент 4 анод D. снова перехватывает ток и т. д. Благодаря тому, что каждый из анодов выпрямителя 4 тухнет раньше, чем напряжение соединенной с ним фазы трансформатора переходит через нуль, импульс анодного тока сдвинут в сторону опережения относительно напряжения. Величину этого сдвига можно регулировать, изменяя момент зажигания ано- дов , D и Dg.

Ток через анод D. течет дважды в течение каждого периЪда преобразуемого тока. Так же проходит ток через D и DS, поэтому через альтернатор G ток проходит б раз BI течение каждого периода преобразуемого тока. Амплитуда каждого импульса тока через альтернатор G равна /з тока нагрузки. Продолжительность каждого импульса равна примерно одному полупериоду тока повышенной частоты. Поэтому, если частота напряжения, отдаваемого альтернатором G в Ж раз больше частоты преобразуемого тока, то типовая мощность этого альтернаWg

тора будет равна у-Гл -. где Wy

обозначает мощность со стороны постоянного тока.

в общем случае, когда в преобразовательной установке имеются не три параллельно соединенных группы, как ато показано на фиг. 1, а от параллельно соединенных групп, типовая мощность альтернатора G равна

lf YmN

Из этой формулы отчетливв видно, что, например, при /и б и (т. е. при частоте альтернатора 1500 герц), типовая мощность альтернатора меньше 8% от мощности преобразуемого пр-стоянного тока.

Поэтому предлагаемая схема с успехом может быть применена не только дл лреобразования электрической энергии, но также и в качестве фазокомпенсатора в многофазной сети.

При этом вполне возможно применение в качестве источника напряжения повышенной частоты не альтернатора (как показано на флг. 1), а статического умножителя частоты.

Типовая мощность статического умножителя при этом также получается весьма незначительной.

Предмет изобретения.

1.Устройство для преобразования постоянного тока в переменный для выпрямления многофазного тока и с применением генератора повышенной частоты в катоднбй цепи вспомогательного ионного прибора по авторскому свидетельству № 48755, отличающееся тем, что вторичная обмотка анодного трансформатора выполнена в виде отдельных однофазных обмоток, средние точки которых присоединены к одной группе управляемых вентилей и соединены вместе с помощью разделительной индуктивности М, а концы этих однофазных обмоток присоединены к анодам другой группы управляемых вентилей, прцчем в катодной цепи первой группы управляемых вентилей включен источник переменного тока повышенной частоты для того, чтобы сдвинуть импульсы анодного тока в сторону опережения относительно напряжения соединенной с рассматриваемым анодом питающего трансформатора.

2.Применение устролства по п. 1 в качестве компенсатора сдвига фаз в сети многофазного переменного тока.

Фиг. 1

Фиг.

-Н ЧЧНЧ

ч

Фиг,5 /v г

г;: :4 г.

ЖжсСапплд-ая

-. J:-

Afn.

Jfl , Л I J Js,

.

I Лг

Jff.