Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1980 года по МПК H02M7/08 

I

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и .может найти практическое применение в мощных низковольтных и сильноточных источниках питания постоянным током для гальваники, электролиза, электрохимической обработки металлов и т. д.

Известны схемы шестифазных низковольных и сильноточных преобразователей переменного напряжения в постоянное 1.

Однако этот преобразователь не обеспечивает высокого коэффициента использования вентилей по току.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный трансформатор, первичные обмотки которого соединены в треугольник, вторичные выполнены со средней точкой, причем их крайние выводы подключены к одноименным электродам вентилей, противоположные электроды которых объединены и подключены к одному выходному выводу, а средние точки вторичных обмоток подключены к крайним точкам обмоток трехфазного уравнительного реактора, общая точка которого связана через дроссель со вторым выходным зажимом 2J.

Недостатком этого- преобразователя является повышенные массогабаритные показатели.

Цель изобретения - снижение массогабаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что обмотки указанного уравнительного реактора соединены в треугольник и каждая из них выполнена со средней точкой, причем средние точки всех обмоток объединены в общий вьтвод.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграмма токов и напряжений.

Преобразователь содержит трансформатор 1 с обмотками 2-4, вентили 5-10, уравнительный реактор 11 и сглаживающий

15 дроссель 12.

Концы первичной обмотки 2 трехфазного трансформатора 1 соединены в треугольник и образуют входные выводы устройства. Фазные обмотки 3 и 4 трансформатора 1 20 соединены между собой согласно-последовательно и подключены свободными началами и концами через пары вентилей 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10 к одному из выходных выводов преобразователя, образуя три однофазных

выпрямителя с нулевыми выводами. Нулевые выводы двухфазных выпрямителей подключены соответственно к началам обмоток трехфазного уравнительного реактора 11, соединенных в треугольник и снабженных средними точками, соединенными в общий вывод реактора 11, подключенный через сглаживающий дроссель 12 к другому выходному выводу преобразователя (см. фиг. 1). При подаче трехфазного переменного напряжения на вход преобразователя, на вторичных обмотках 3 и 4 трансформатора 1 формируется шестифазная система напряжений. Поскольку вторичные обмотки 3 и 4 соединены между собой пофазно согласнопоследовательно и образуют вместе с вентилями-диодами 5иб, 7и8, 9и 10 три двухфазных выпрямителя, на их средних выводах (точках соединения фазных обмоток) и объединенных анодах вентилей формируется три системы двухимпульсных выпрямленных напряжений, смещенных между собой по фазе (см. фиг. 2а), т. е. амплитуды выпрямленных напряжений отдельных двухфазных выпрямителей сдвинуты между собой во времени на п/З.

Так как указанные выпрямители работают параллельно, через общий уравнительный реактор И происходит выравнивание мгновенных выпрямленных значений напряжений, в силу чего токораспределение по вентилям и вторичным обмоткам трансформатора отвечает режиму трех параллельно работающих двухфазных выпрямителей с продолжительностью анодного тока, равной 180 эл. град. При этом на выходе преобразователя после уравнительного реактора 11 получается общее выпрямленное напряжение, представляющее среднее арифметическое от мгновенных значений выпрямленных напряжений на выходах трех двухфазных выпрямителей (см. фиг. 2а). Видно-, что число пульсаций в усредненном выпрямленном напряжении равно 6. Сглаживающий дроссель 12 обеспечивает снижение пульсаций в выпрямленном токе до требуемого уровня.

Разность мгновенных значений выпрямленных напряжений отдельных двухфазных выпрямителей и общего усредненного выпрямленного напряжения прикладывается к полуобмоткам трехфазного уравнитель.ного реактора 11 и представляет собой трехфазную систему напряжений удвоенной частоты (см. фиг. 2-6).

Поскольку выпрямленный ток каждого из двухфазных выпрямителей, равный /3 1, вцепи уравнительного реактора 11 делится пополам (Id/б) и протекает по двум смежным по фазе полуобмоткам реактора таким образом, что на каждом из стержней магнитопровода реактора создаваемые ими постоянные потоки направлены встречно, происходит их взаимокомпенсация. А устране11ИС постоянного потока, подмагничивающеГО магнитопровод реактора, позволяет снизить сечение магнитопровода и электромагнитные потери в окружающих магнитопровод элементах преобразователя, по которым вынуждены замыкаться постоянные потоки

каждого из стержней магнитопровода.

Снижение сечения магнитопровода обеспечивает в свою очередь снижение массогабаритных показателей преобразователя.

Дополнительное снижение сечения магнитопровода уравнительного реактора, а,

следовательно, и массогабаритных показателей преобразователя обеспечивается снижением суммарной индукции в его стержнях.

Действительно, поскольку каждая из полуобмоток уравнительного реактора работает под полным разностным переменным напряжением удвоенной частоты, но соответственно при пониженном в два раза токе (по сравнению с известным), равным , расчетная мощность обмоток уравнительного реактора останется неизменной. Однако первые гармоники этих напряжений сдвинуты между собой на 240 эл. град, (либо на 120 эл. град, относительно частоты входного напряжения). Поэтому суммарная магнитная индукция, наводимая в каждом из стержней магнитопровода уравнительного реактора, определяется геометрической, а не арифметической суммой индукции, наводимых каждой из полуобмоток, т. е. возрастает не в два раза, а в УЗ раз (см. фиг. 2-6). А

снижение в 1,16 магнитной индукции (по сравнению с известным) позволяет соответствующим образом снизить и сечение магнитопровода (либо уменьшить число витков на вольт, т. е. сократить расход меди). .

Преобразователь может быть выполнен как на одном трехфазном, так и на трех однофазных трансформаторах. В отличие от известного уравнительный реактор может быть выполнен либо на общем трехстержневом магнитопроводе, либо в виде трех однофазных уравнительных реакторов на отдельных магнитопроводах. В этом случае открывается возможность унификации их уравнительными ректорами, используемыми в настоящее время щироко в щестифазных преобразователях, выполненных по схеме «двойная звезда с уравнительным реактором.

Выполнение обмоток уравнительного реактора с удвоенным числом витков и с пониженным в два раза сечением только облегчает их конструктивное исполнение (при больщих сечениях).

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трехфазный

трансформатор, первичные обмотки которого соединены в треугольник, вторичные выполнены со средней точкой, причем их крайние выводы подключены к одноименным электродам вентилей, противоположные электроды которых объединены и подключены к одному выходному выводу, а средние точки вторичных обмоток подключены к крайним точкам обмоток, трехфазного уравнительного реактора, общая точка которого связана через дроссель со вторым выходным выводом, отличающийся тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей, обмотки указанного уравнительного реактора соединены в треугольник и каждая из них выполнена со средней точкой, причем средние точки всех обмоток объединены в общий вывод.

Источники инф рмации, принятые во внимание при экспертизе . Феоктисов Н. А., Суханов А. И. и Карасев А. В. Применение кольцевой схемы выпрямления в низковольтных сильноточных агрегатах. «Электротехника, 1978, JV 5, с. 37-40.

2. Размадзе Ш. М. Преобразовательные схемы и системы. М., «Высщая школа, 1967, с. 62.

Фиг.1

0-+