УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПРЯМЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Советский патент 1936 года по МПК H02M7/72 

Основным недостатком применяемых в настоящее время схем управляемых выпрямителей является ухудшение коэфициента мощности в питающей сети при понижении выпрямленного напряжения путем увеличения угла зажигания.

Известен ряд схем управляемых выпрямителей, в которых можно добиться cosφ=1 или даже опережающего.

Однако, схемы эти отличаются значительной сложностью и неудобством регулировки.

В настоящем изобретении предлагается преобразовательное устройство, позволяющее регулировать величину выпрямленного напряжения, поддерживая при этом любой cosφ в питающей сети.

На чертеже фиг. 1 изображет принципиальную схему предлагаемого устройства; фиг. 2 - соответственные кривые токов и напряжений; фиг. 3 - видоизменение схемы, изображенной на фиг. 1; фиг. 4 - кривые токов и напряжений, соответствующих схеме фиг. 3.

В представленной на фиг. 1 принципиальной схеме устройства 1 и 2 изображают сеть переменного тока, Т_а - анодный трансформатор, A и B глазные тиратроны, Z - нулевой вентиль, а и b - вспомогательные (гасящие) тиратроны, С - конденсатор постоянной емкости, 3 и 4 - сеть постоянного тока.

Момент зажигания главных тиратронов А и В управляется при помощи фазовращателя Ф_α и пикового трансформатора Р_о. Момент зажигания гасящих тиратронов а и b управляется при помощи фазовращателя Ф_ε и пиковых трансформаторов P_a и Р_в.

На фиг. 2 изображены кривые токов и напряжений в схеме фиг. 1. Кривые построены для случая весьма большой индуктивности сглаживающего дросселя L_c.

Верхняя кривая, обведенная жирной линией, - напряжение между катодами главных вентилей и нулевой точкой анодного трансформатора Т_а, I_a, I_в и I_z - анодные токи тиратронов А, В и Z; E_L и I_L - напряжение и ток в питающей сети, кривая U_a - напряжение между катодом и анодом тиратрона, AΔE_L - падение напряжения на тиратроне.

В момент t₁ зажигается тиратрон А. Угол зажигания главных тиратронов, как всегда, обозначен α. В момент t₂ положительный импульс подается на сетку тиратрона α.

В момент t₂ на обкладках конденсатора С имеется напряжение; при этом потенциал левой обкладки отрицателен, а правой положителен. Поэтому при зажигании тиратрона b напряжение на аноде тиратрона А принимает отрицательное значение (как это видно из кривой фиг. 2) и тиратрон А гаснет.

Конденсатор С при этом перезаряжается (на правой обкладке -, на левой +) и напряжение на аноде тиратрона А вновь становится положительным. Однако, при соответствующей емкости конденсатора С время пребывания отрицательного напряжения на аноде тиратрона А - угол µ может быть получен достаточным для того, чтобы тиратрон А успел деионизироваться. Поэтому после момента t₂ тиратрон А окажется запертым отрицательным сеточным напряжением и нагрузочный ток будет проходить через нулевой вентиль Z. Углом потухания тиратронов является интервал t₀-t₂, обозначаемый Е.

После того, как в момент t₂ конденсатор С перезарядился, оба гасящих тиратрона а и b заперты, поэтому нового перезаряда конденсатора в момент перехода через нуль кривой напряжения трансформатора Т_а (в момент t₀) произойти не может.

В момент t₃ начинает проводить ток тиратрон В.

В момент t₄ подается положительный импульс на сетку тиратрона а и, таким образом, отрицательное напряжение прикладывается к аноду тиратрона В и последний тухнет.

Конденсатор С при этом вновь перезаряжается (полярность его становится такой, как это показано в скобках), и таким образом конденсатор С подготавливается к тому, чтобы в момент t₆ потушить тиратрон А.

Таким образом, при помощи фазовращателя Ф_α можно регулировать угол зажигания α главных тиратронов А и В, а при помощи фазовращателя Ф_ε регулиревать угол потухания Е фазовых тиратронов.

На фиг. 3 изображено видоизменение предлагаемого устройства. В схеме фиг. 3 отсутствует нулевой вентиль и поэтому при потухании одного из главных вентилей сразу, же зажигается другой главный вентиль.

Кривые токов и напряжений в схеме фиг. 3 даны на фиг. 4.

Управление зажиганий всех тиратронов производится в схеме фиг. 3 при помощи одного общего фазовращателя Ф_ε и пикового трансформатора P_o. Обмотки трансформатора P_o так выполнены, что положительные импульсы подаются одновременно на сетки тиратронов А и а. При этом тиратрон В гаснет и ток переходит на тиратрон А. Затем положительный импульс подается на сетки тиратронов В и b. Тогда потухнет тиратрон А и нагрузочный ток переходит на тиратрон В.

Вполне очевидна и возможность работы предлагаемых схем в инвертерном режиме. В схеме фиг. 3 это достигается только переменой полярности (полярность, соответствующая инвертерному, режиму, помечена на зажимах 3 и 4 в скобках) и соответствующей установкой фазовращателя Ф_ε.

В схеме фиг. 1 для работы в инвертерном режиме необходимо снабдить нулевой вентиль сеткой и управлять его импульсами двойной частоты (по сравнению с частотой питающей сети).

На фиг. 1 и 3 показаны однофазные преобразовательные схемы. Такие схемы могут найти применение в электрической тяге.

Для выпрямления или инвертирования многофазного тока преобразовательную схему надо составить из однофазных преобразовательных групп, соединенных последовательно или параллельно при помощи разделительных дросселей.

При рассмотрении схем фиг. 1 и 2 естественно может возникнуть вопрос, не проще ли вместо того, чтобы применять конденсатор С в качестве гасящего конденсатора, приключить его непосредственно к зажимам 1 и 2 с тем, чтобы он своим опережающим током компенсировал отстающий ток, забираемый преобразователем.

Однако, при таком включении, чтобы полностью устранить сдвиг фаз в питающей сети, вольтамперы конденсатора должны быть равны U_ф I_g sin φ, то-есть одного порядка с преобразовываемой мощностью.

В том же случае, когда конденсатор C применяется, как это предложено в настоящей заявке, в качестве гасящего конденсатора, его вольтамперы составляют не больше нескольких процентов от преобразовываемой мощности.

Так как тиратроны а и b пропускают ток только в виде кратковременных импульсов, мощность их может быть взята значительно меньше мощности главных тиратронов А и В.

Для ограничения импульсов тока через конденсатор С и для предотвращения перенапряжений на конденсаторе последовательно с конденсатором может быть включено омическое R или индуктивное L сопротивления.

На фиг. 1 и 3 эти сопротивления показаны пунктиром.

1. Устройство для выпрямления переменного тока и инвертирования постоянного тока при помощи тиратронов, отличающееся тем, что, с целью улучшения cosφ, между анодами главных тиратронов А к В включены последовательно с конденсатором С два перекрестно соединенных гасящих тиратрона а и b, зажигание каковых тиратронов управляется импульсами с частотой питающей сети.

2. Видоизменение устройства по п. 1. отличающееся применением фазовращателей Ф_α и Ф_ε, связанных так, чтобы при изменении углов зажигания и потухания сумма их оставалась равной некоторой постоянной величине.