Источник стабилизированного тока Советский патент 1980 года по МПК G05F3/06 H02M5/06 

Изобретение относится к электротехнике. Известен источник стабилизированного тока, содержащий две настроенные в резонанс на частоте источника напряжения цепочки, одна с дросселем, вторая с конденсаторной батареей, каждая из которых с одной стороны соединена с одним из выводов для подключения источника напряжения, вторые выводы цепочек соеда нены между собой, их общая точка связана с двумя первивдыми обмотками согласующего трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены выводы нагрузки 1. Известен также источник стабилизированного тока, содержащий трехфазный источник напряжения с выведенной точкой нулевого потенциала, две цепочки из последовательно соединенных злементов, одна из дросселя и первой первичной обмотки согласующего трансформатора, а другая - из его второй первичной обмотки и конденсатора, один вывод каждой из цепочек подключен к одному из фазных выводов источника напряжения, вторые выводы цепочек соединены между собой и их общая точка связана с выводом точки нулевого потенциала источника напряжения, причем дроссель и коиденсатор настроены в резонанс на частоте источника напряжения 2. Недостатком зтих источников является большая установленная мощность реактивных элементов. Цель изобретения - уменьшение установленной мощности дросселя и конденсатора. Поставленная цель достигается тем, что между указанной общей точкой двух цепочек и выводом точки нулевого потенциала включен дополнительный источник напряжения. В качестве дополнительного источник напряжения использована вторичная обмотка трансформатора, первичная обмотка которого включена между третьим фазным вь1водом источгшка напряжения и вьтодом точки нулевого потенциала. При выполнении источника напряжения в виде трансформатора, в качестве дополнительного источника напряжения использована его дополнительная вторичная обмотка. На фиг. 1 представлена электрическая схема источника стабилизированного тока с подключенным источником ЭДС; иа фиг. 2 - злект37рическая схема источшгка стабилизирова1шого тока, питающего однофазную нагрузку с использованием в качес ве источника ЭДС дополнительного трансформатора; на фиг. 3 - электрическая схема трехфазного источника стаби;шзированного тока, содержащего дополнительный трансформатор с обмотками, соединенными в звезду ;.на фиг. 4 - злектрическая схема трехфазного источника стабилизированного тока содержащего дополнительный трансформатор с обмотками, соединенными в треугольник ; на фиг. 5 представлена электрическая схема трехфазного источника стабилизированного тока с использовагшем в качестве источника ЭДС дополнительной вторичной обмотки питающего трансформатора; на фиг. 6 представлена векторная дааграмма; на фиг. 7 представлен график зависимости суммарной удельной мощности реактивных элементов от величины ЭДС Источник стабилизированного тока, представ ленный на фиг. 1, содержит конденсаторную батарею 1, дроссель 2 и трансформатор 3 с дву мя первич11ыми обмотками 4 и 5 и втори шой обмоткой 6, к которой подключена нагрузка 7 с изменяющимся coпpoтивлe шeм. Источник питанин имеет фазные вьшоды 8 и 9 и 10 и вывод точки нулевого потенциала 11. Конденсаторная батарея 1 последовательно соединена с обмоткой 4, а дроссель 2-е обмоткой 5 и подключены к выводам питающей сети, соответственно, 8 rt 9. Дза других вывода первичных обмоток 4 и 5 соединены в общую точку 12, а ИСТОЧ1-ШК ЭДС включен между точкой нулевого потенциала 11 и общей точкой 12. Направление вектора источника ЭДС 13 противополож1го направлению вектора фазного напряжения фазы 10. В качестве точки нулевого потеищиала И может быть использована введен ная, нейтраль источника питания, либо искусственно созданная точка нулевого потенциала, образованная соответствующим соединение.м различных сетевых элементов, например обмоток трансформатора. На фиг. 2 представлена злектрическая схема источника и показано подключение дополнительного трансформатора 14 с первичной обмот кой 15 и вторичной обмоткой 16. В качестве точки нулевого потенциала использована вьшеденная нейтраль питающей сети 17. Первичная обмотка 15 включена на фазное напряжение между вьгоодами 10-17, а вторичная обмотка 16 включена между обще точкой 12 и вьшодом нейтрали 17. ТрансфорiwHTOp 14 имеет шестую группу схемы соединения ббмоток. На фиг. 3 представлена электрическая схем трехфазного источника тока, питающего нагрузку 7 через вентильный преобразователь 18 Вторичные обмотки 16 одними выводами соеданены в звезду, образуя точку нулевого потенциала 19, а другими - подключены к общей точке 12. Первичные обмотки 15 также соединены в звезду. Использованное включение нагрузки через преобразователь обеспечивает симметричную загрузку фаз источника тока. На фиг. 4 представлена электрическая схема источника стабилизированного тока, питающего трехфазную нагрузку, соединенную в треугольник. Первичные обмотки 15 и вторичные обмотки 16 дополнительного трансформатора 14 соединены в треугольник. Очевидно, йпо в данном случае к общим точкам 12 сосед1шх фаз приложено линейное напряжение, представляющее собой сумму фазных напряжений (показанных на схеме пунктиром) относительно точки нулевого потенциала 11. На фиг. 5 представлена электрическая схема источника тока для питшшя трехфазной нагрузки, с использованием в качестве источника ЭДС дополнительной вторичной обмотки питающего трансформатора 20. Этот трансформатор имеет первичные обмотки 21, соединенные в треугольник (или звезду) и вторичные обмотки 22, соединенные, например, в звезду , дополнительные обмотки 23, соединенные, например, в звезду. Вектор ЭДС обмотки 23 имеет фазовый сдвиг на 180 эл. град, по отношению к соответствующей ЭДС обмотки 22. Подключение дополнительных обмоток 23 к общим точкам 12 осуществляется так, чтобы направление вектора дополнительной ЭДС было противоположно направлению вектора фазного направления третьей фазы, т. е. той фазы, к которой не подключены реактивные элементы. Включение источника ЭДС между точкой нулевого потенциала и общей точкой соединения ветвей с реактивными элеметами позволяет значительно уменьшить минимальную величину суммарной удельной мощности реактивных злементоб. Это обеспечивается тем, что включение ЭДС EII-IJ , как следует из поясняющей векторной диаграммы, приведенной на фиг. 6, приводгп к изменению величины фазового сдвига между векторами напряжений U ; и Ui2-9,приложенными соответственно к ветви с конденсаторной батареи и к ветви с реактором. Для доказательства запишем выражения для тока в нагрузке 3ц и тока в дросселе Jj, считая, что трансформатор идеальный с одинаковым числом витков всех обмоток и в схеме вьшолнено условие резонанса (сопротивление дросселя Xv равно сопротивлению X конденсаторной батареи х -С. X V -11-6 -fi-g) -UV8.a-9)lf где U,a-9 напряжения, приложенные к ветвям с конденсаторн батареей и дросселем; ц - активное сопротивление н грузки. В принятой системе координат, направлени векторов которой показаны на фиг. 6, вектор приложенных напряжений можно выразить чер их проекции, в комплексной плоскости: 0,2-8 (c+jd) и, и,а-9 (-Jd) и,. где с - проекция вектора на действительную ось; d- проекция вектора на мнимую ось. О учетом этих выражений найдем мощност дросселя, V3 f(: .c L X П X И мощность, выделяющуюся в нагрузке: Р -и н Учитьтая, что при активной нагрузке мощ ности реактора и конденсатора одинаковы, найдем величину с)марной удельной мощност реактивных элементов ,-JX У Значение г , соответствующее минимуму мощности, найденное из уравнения , равно: -MЬlci Подставляя это выражение в предыдущее и учитьтая, что в принятой системе координат относительная величина дополнительной ЭДС ,5-С, получим вьфажение, устанавливающее связь между минимум удельной мошросги и величиной дополнительной ЭДС Q - пЛ1сЛМо.5-)-а 0,5-Е Зависимость, построенная по данному выра жению, представлена на фиг. 7. Она показывает, что включение дополнительной ЭДС между общей точкой соединения ветвей с реак тивны ш элементами и точкой нулевого потенциала позволяет существенно уменьишть минимальную величину суммарной уделыюй мощности реактивных элементов. Как следует из вьпие приведенных выражошй, п{Ж С-0 сопротивление нагрузки может быть равно гя 00 . Это означает, что при включении межд общей точкой и точкой нулевого потенциала дополнительной ЭДС величиной ,5 установ ка допускает работу с разомкнутой цепью нагрузки, т. е. в режиме холостого хода. Приведенные данные показывают, что дополнительная ЭДС, равная 5% фазного напряжения, уменьщают на 10% минимальную удельную мощность реактивных элементов, значительно улучщая этим технико-экономические пока:3атели источника стабилизированного тока. Это преимущество источника стабилизированного тока в наибольщей мере может быть реализовано при питании установок, характеризующихся изменением; сопротивления нагрузки не в полном диапазоне - от нуля до номинального значения, а в ограниченном диапазоне. Анализ режимов работы электротехнологических установок показывает, что больцшнсгво электрохимических и электрометаллургических процессов (в частности процессы электролитического рафинирования и электроэкстракции) характеризуются ограниченным диапазоном изменения сопротивления нагрузки , что позволяет использовать в качестве их источников питания предлагаемый источник стабилизированного тока. Формула изобретения Истошик стабилизированного тока, содержащий трехфазньй источник напряжения с выведенной точкой нулевого потенциала, две цепочки из последовательно соединенных элементов Г одна из дросселя и первой первичной обмотки согласующего трансформатора, другая - из его второй первичной обмотки и конденсатора, один вьшод каждой из цепочек подключен к одному из фазных вьшодов источника напряжения, вторые вьшоды цепочек соединены между собой и их общая точка связана с вьшодОм точки нулевого потенциала источника напряжения, причем дроссель и конденсатор настроены в резонанс на частоте источника напряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьщения установленной мощности дросселя и конденсатора, между указанной общей точ} кой двух цепочек и выводом точки нуле1в6г6 потенциала включен дополнительный источник напряжения. 2.Источник по п. 1,отличающийс я тем, ЧТО в качестве дополнительного источника напряжения использована вторичная обмотка трансформатора, первичная обмотка которого включена между третьим фазным выводом источника напряжения и выводом точки улевого потенциала. 3.Источник по п. 1, о т л и ч а ю щ и йя тем, что при вьтолнешга источника наряжения в виде трансформатора в качестве

дополнительного источника напряжения использована его дополнительн1й вторичная обмотка.

Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе

8

1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2340694/07, кл. G 05 F 3/06, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке N« 2576380, кл. G 05 F 3/06, 1978.

0fr

fe/

Jf

I

b

PuzJ

ги

v