Устройство для питания асимметричным током Советский патент 1977 года по МПК H02M7/06 C25D5/18 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для питания асимметричным током одновременно кратного трем количества преимущественно однотипных потребителей. Известны устройства для питания асимметричным током, состоящие из трансформатора и выпрямительных элементов. Недостатком известных устройств являются значительные потери энергии, связанные с нагревом реостатов, нодмагничиванием сердечника через обмотку обратного тока и дополнительными потерями трансформатора из-за асимметрии нагрузки фаз. Кроме того, известное устройство позволяет получать отношение продолжительности прямого тока к длительности обратного тока не более двух. Это ограничивает производительность установок, укомплектованных такими устройствами, « не обеспечивает высо:кого качества продукции. Прототипом предлагаемого устройства является устройство для питания асимметричным током, содержащее фазный трансформатор, вторичная обмотка каждой фазы которого имеет отвод, связанный через вентиль с общим выходным залсимом, а один «з ее крайних выводов соединен с фазным выходным зажимом. Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что другой крайний вывод объединен с соответствующими крайними выводами вторичных обмоток других фаз. Это отличие позволяет повысить КПД устройства. На фиг. 1 представлена схема устройства при числе потребителей равном трем; на фиг. 2 - то же, график чередования прямого и обратного токов во времени, проходящих через потребители; на фиг. 3 - схема устройства при числе потребителей равном шести; на фиг. 4 - то же, чередования прямого и обратного токов во времени, проходящих через потребители. Описываемое устройство состоит из трехфазного трансформатора 1 и вентилей 2, 3 и 4. Одни выводы вторичных обмоток 5, 6 и 7 трансформатора 1 соединены вместе, а со стороны других выводов 8, 9 и 10 сделаны отпайки И, 12, 13. К отпайкам И, 12 « 13 однозначными полюсами, в данном случае анодами, подключены вентили 2, 3 и 4 соответственно. Катоды вентилей 2, 3 и 4 подключены к общему выходному зажиму, к которому подключена общая цепь питания потребителей 14, 15 и Г6. Потребители 14, 15 и 16 другими клеммами подключены к выводам 8, 9 и 10 соответственно. Устройство работает следующим образом. Вентили 2, 3 и 4 в течение периода питающего напряжения проводят ток поочередно в

соответствии с тем, анод какого из этих элементов имеет более положительный потенциал. Так при более высоком потенциале отпайки 12 вторичной обмот.ки 6 трансформатора 1 ток протекает через вентиль 3, а другие элементы 2 и 4 в этот момент заперты обратным напряжением. В таком случае вывод 8 обмотки 5 и вывод 10 обмотки 7 имеют относительно катода вентиля 3 отрицательный потенциал, а поэтому через потребители 14 и 16 в эту часть периода протекает прямой ток. Потенциал же вывода 9 в рассматриваемый момент положительнее катода вентиля 3, т. е. к потребителю 15 приложено обратное напряжение. Через потребитель 15 протекает обратный ток, обусловленный разностью потенциалов между выводом 9 и отпайкой 12 вторичной обмотки 6 трансформатора 1. Этот ток проходит через потребители 14 и 16 как прямой.

В соответствии с последовательностью чередования фаз питающего напряжения переменного тока в дальнейшем оказывается положительным потенциал отпайки 13 обмотки 7 относительно потенциалов отпаек И и 12 обмоток 5 и 6. Проводящим становится вентиль 4, а элемент 3 запирается. При этом ток потребителя 16 меняется -с прямого на обратный, а потребителя 15, наоборот, с обратного на прямой. Через потребитель 14 в указанную часть периода сохраняется прямой ток, который сменяется на обратный после возрастания потенциала отпайки И обмотки 5 относительно потенциалов отпаек 12 и 13 обмоток 6 и 7.

Чередование прямого и обратного токов через потребители при использовании описанного устройства иллюстрировано графиком на фиг. 2. Из описания работы и графика видно, что период асимметричного тока т равен периоду питающего напряжения. При этом для предлагаемого устройства длительность прямого тока Тп составляет две трети периода т, а продолжительность обратного тока TO равна одной трети периода т.

В предлагаемом устройстве отсутствуют реостаты, что исключает потери энергии в них.

Нагрузка фазами трансформатора распределена симметрично. Поэтому данное устройство -имеет высокий коэффициент полезного действия.

Для равномерной загрузки количество однотипных потребителей, питаемых по предложенной схеме, кратно числу фаз трансформатора. Минимальное количество потребителей, обеспечивающих равномерную загрузку трансформатора, равно трем.

Известно, что применение асимметричного тока при электролизе, на котором основаны размерная электрохимическая обработка металлов и гальванические процессы, позволяет повысить производительность и улучшить качество получаемых указанными методами изделий. Это связано с тем, что при обратном

токе происходит разрушение пассивирующей пленки, которая образуется во время прямого тока. Поэтому предлагаемое устройство можно успещно использовать для питания ассим метричным технологическим током станков электрохимической обработки, гальванических и электролизных ванн.

Соотношение прямого и обратного токов и их величина в предлагаемом устройстве устанавливается -переключением вентилей 2, 3, 4 и потребителей 14, 15, 16 на соответствующие отпайки вторичных обмоток 5,6, 7 трансформатора 1. Возможно также регулирование указанных токов путем измепения величины питающего напряжения и числа витков первичной обмотки трансформатора I.

На фиг. 3 представлена схема устройства при числе потребителей равном 6. Оно состоит из трехфазного трансформатора 17 и вентилей 18-23. Вторичные обмотки 24, 25 и 26 трансформатора 17 выполнены со средними выводами 27, 28 и 29, соединенными вместе, а также крайними выводами 30-35 и отпайками 36-41. К отпайкам 36-41 однозначными полюсами (анодами) подключены вентили 18-23 соответственно.

Катоды указанных вентилей включены в общую цепь Питания потребителей 42-27. Данные потребители другими клеммами подключены к выводам 30-35 соответственно.

Устройство работает аналогичным образом.

Чередование прямого и обратного токов через потребители при использовании данного

устройства иллюстрировано графиком на фиг. 4. Из графика видно, что период асимметричного тока равен периоду питающего напряжения. При этом для предлагаемого устройства длительность прямого тока т составляет пять шестых периода т, а продолжительность обратного тока to равна одной щестой периода т. Таким образом, соотношение прямого и обратного токов в предлагаемом устройстве равно пяти.

Из графика видно, что прямой ток имеет ступенчатую форму в соответствии с коммутацией выпрямительных элементов. Максимальный прямой ток через потребители протекает в ту часть периода, когда проводит

выпрямительный элемент, подключенный к противоположной относительно присоединения потребителя отпайке одной и той же вторичной обмотки. Так, максимум прямого тока через потребитель 47 имеет место в период

проводимости вентиля 18. Уменьшение времени протекания обратного тока позволяет повысить качество продукции, получаемой на установках, снабженных предлагаемым устройством.

Формула изобретения

1. Устройство для питания асимметричным

током, содержащее п-фазный трансформатор,

вторичная об.мотка каждой фазы которого

имеет отвод, связанный через вентиль с общим выходным зажимом, а один из ее крайних выводов соединен с фазным выходным зажимом, отличающееся тем, что, с целью иовыщения КПД, другой крайний вывод Объединен с соответствующими крайними выводами вторичных обмоток других фаз. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, трансформатор имеет две вторичные обмотки, соединенные последовательно со стороны объединенных крайних выводов.

2.t 27

Л

лГПГТР Пг.

IS28

31

2623

ШРГТЩ}

.Iff

18

гфп ri-1

г

v7 7 I I x:

S Si

I 1 J I t

i ,

3

40

20W. Н2/

2J

22

rf/ . I

Л г,

п

-.6 w b A l5i j5риг.З

и