Устройство для питания электротехнических установок Советский патент 1977 года по МПК G05F3/06 H02M5/04 H05B7/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ

УСТАНОВОК

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания электротермических установок, например плазменно-дуговых печей.

Известно устройство для питания электро техлических установок, содержащее последовательно соединенные источники тока и напряжения, что приводит к увеличению веса и габаритов устройства.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для питания электротехнических установок током, величина которого не зависит от сопротивления нагрузки, содержащее трансформатор с не ме нее чем тремя обмотками, конденсаторную батарею и дроссель с равными по величине сопротивлениями на частоте питающей сети, соединенные в звезду с первичной обмоткой трансформатора, и вторичной обмотке которого подключается нагрузка, а третья обмотка соедвнена с источником напр51жения.

Недостаток этого устройства заключается в том, 4tQ реактивные элементы рассчитьь ваются на полную мощность нагрузки незав

симо от диапазона ее изменения. Кроме тог требуется источник постоянного напряжения.

Для уменьшения установленной мощности конденсаторной батареи и дросселя и упрощения устройства в предложенном устройстве в качестве источника напряжения использована питакшая сеть, а подключенная к ней третья обмотка служит второй первичной обмоткой трансформатора.

Трансформатор может быть выполнен в виде трехстержневого магнитощювода с пятью обмотками, на каждОм крайнем стержне которого размещены первичная и вторичная обмотки, на среднем - обмотка возбуж дения, а вторичные обмотки соединены последовательно.

На фиг, 1 изображено предложенное уст ройство (трехфазный вариант); на фиг. 2 идеальная внешняя характеристика устройства; на фиг. 3 - реальные внешние характеристики.

Устройство содержит конденсаторные батареи Ci-Cj дроссели и трежстержневые трансформаторы . Для каждой фазы нагрузки конденсаторная батарея С, дроссель L и первая nepSHretafl обмотка on трансформатора Тр включены в звезду, образуя индуктивно-емкостный преобразователь (ЙЕН ). Вторые первичиые обмотки ОЖ.-ОЖ трансформаторов подипочены к питающей сети и соедш1е.иы мелсду собой в заезду. Две вторичные обмотки каждого тршюформатора, Н шример обмотки ОП , и ОЖ., соещтены между собой последовательно и расположены на крайн-их стерлшях, затем образова1«1ые таким образом втопплыо обмотки О11д ОЖ, ОПд-ОЖ, , трансформаторов соедннг-цотся ме;к:ду собой различными способами, например в треугольник, и подключаю ся к выпрямительному блоку ВБ, питаюше- го нагрузку Т , Обмотки возбуждения размеше вы на средних стерлаигх и включены последо вателыю так , чтобы сумма электродвил у1ЦШ сип, иадушфуемых в них, равнялась . Обмотки возбуждения гштаются от выпрямителын7го блока ВБ, подклююниого к сети через понижающий тра)сформатор Тр. и рег лятор иап)яжсии.и Устро.Сютпо ).;1ботает слод ао11ип-л образом Ток .uarj:iy;.iK;j. И1:Л1 но з,Г1Вислгг от величины сопротивления потребителя и имеет жест кую характеристил у по току. Так как втог)ая иерви.чная обмотка ОЖ. подключена к сети иелосредственно, в соотвечстврощей вторичной обмотке ОЖд. индуктируется электродвижущая сила, не зависящая от велнгншы нагрузки, т, е. она является источником жесткого напряжения. Ввиду того, что вторичные обмотки ОП и ОЖф соедипень носледователыш с суммированием эл.ектродвижущ1 х сия, внешняя суммарная статическая харшстеристика об- моток ОП -О}|С д будет иметь В1щ, изображенный на фиг, 2, т. е. характеристика истоти т ниталил будет иметь два участка крутопадающую часть и участок хлесткого наирялсения. Во многих случаях, режимы, близкие к короткому замыкаишо, не HcnoHbajTOTCH (например при питании плазмотронов, при питании cBapo4Jffbix дуг с нерасходуемым электродом и т. д.), и вид характеристики источн1жа питания 1фи напряжениях, близких к нагфяженшо корсхгкого замыкания, не име ет значения, Ввиду того, По установленная моащость реактивных элементов - конденсаторных батарей дросселей Ь.-Ь прям пропорциональна напряжению нагрузки, при йспользог-жнии предлагаемого устройства установленная мошлость реактивных элемен тов уменьшается пропорционально той части налря.гсения, которую создают обмотки источ UjcoB жесткого напряжения, что, на гример, при питании плазменной дуги составляет примерю половину номинального напряжения. Это приводит к большому экономическому эффекту ввиду того, что стоимость конденсаторных батарей является определяющей в стоимости всего ИЕП. Для получения пологопадающей характеристики источника питания, в режиьлах, б/шзких к короткому замыканшо, первичные и вторичные обмотки источников напряжения (обмот ки ) разнесены: нагример обмотки ОЖ и ОЖ, расположенные на одном и том же стержне, разнесены. Для ограничения величины напряжения холостого хода величш1а магнитной ш-гдукцни в стержнях, на коюрых расположены обмотки ОП -Oil , вь брапа близкой к насыщению. Ток нагрузки устанавливается путеы регулирования тока обмоток возбуждея.1я ОБ -ОВиосредством регулятора } анряжения РН. Реальные внешние ха мктеристикн истооаика пита}{ия имеют вид, показанный на фиг, 5. Для получения различных соотношений номшга;гьного напряжения и наиряже11ия холос-. того хода, а такл{е номинального тока и тока короткого ;ммы)санпя изменшот как схему соединения обмоток источников жес1 кого напряжения, так и согхгношение магнитных индукций крайних стер.-кией, Изменяя схему вкшочения обмоток со схемы звезда на схему треугольник, при соответствующем подборе соотношения машитных в стержнях возможно получение разной величины напряжения холостого хода, нагфимер меньшей от номшшльного. Следовате.чьно, предлагаемое устройство при уменьшенных величинах установленных мощностей реактивных элементов одновре- мш-шо позволяет получить велкч1шу на,пряжения холостого хода в любом соотношении относительно номинального напряжения и плавно регулировать ток нагрузки. рмула изобретения 1. Устройство для питания электротехнических установок, например плазменнодуговых, током, величина которого не зависит от сопротивления нагрузки, содержащее трансформатор с не менее тремя обмотками, конденсаторную батарею и дроссель с равными по величине сопротивленнями на частоте питающей сети, соединенные в звезду с первичной обмоткой трансформатора, к вторичной обмотке которого подключается

нагрузка, а третья обмотка соединена с источником напряжения, отличающееся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности и упрощения устройст ва, в качестве источника напряжения иснользована питающая сеть, а подключенная к ней третья обмотка служит второй первичной обмоткой трансформатора. РН

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трансформатор выполнен в виде трехстержневого магнитопровода с пятью обмотками, на каждом крайнем стержне которого размещены первичная и вторичная обмотки, на среднем - обмотка возбуждения, а вторичные обмотки соед1шены последовательно. Тр