Индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока Советский патент 1981 года по МПК G05F3/06 H02M5/04 

,

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для питания нагрузок неизменным током.

Известен индуктивно-ёмкостный преобразователь источника напряжения в источник тока, содержащий для каждой фазы нагрузки дроссель и конденсаторную батарею с равными по величине реактивными сопротивлениями на частоте питающей сети, в котором указанный дроссель выполнен нелинейным {11 .

Недостатком этого устройства яв.ляется то, что из-за наличия дросселя с ферромагнитным сердечником в резонансной цепи при широком изменении напряжения резонанс в цепи нарушается, и оно не может быть использовано для питания нагрузок с широким изменением сопротивления.

Известен также индухтивно-емкостный преобразователь, содержащий дроссель и конденсаторную батарею с равными по величине реактивнъоми сопротивлениями на частоте питающей системы напряжений, одни выводы которых соединены с первыми выводами нагрузочной цепи в звезду, а вторые выводы дросселя, конденсаторной батареи и нагрузочной цепи соединены с выводами для подключения к питающей трехфазной системе напряжений, и дополнительный дроссель, один вывод которого подключен к общей точке звёзды 21.

Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за перенапряжений холостого хода.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

. Для этого дополнительный дроссель выполнен нелинейным, а его второй конец подключен к нулевой точке питающей системы.

При однофазной нагрузке вторые выводы дополнительного дросселя подключены к выводу нейтрали питгиощей системы напряжений.

При трехфазной нагрузке вторые .концы дополнительных дросселей соединены в звезду- ..

На фиг. 1 представлена схема преобразователя для однофазной нагру-г-г на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений на элементах преобразователя; на фиг. 3 - преобразователь для Питания трехфазной нагрузки, вариант; на фиг. 4 - экспериментальная вольт-амперная характеристика.

Индуктивно-емкостный преобразо- ватель источника напряжения в источник тока ИЕП состоит из силового согласующего трансформатора Тр и реактивных элементов - дросселя L :и батареи конденсаторов С. Послед,ние соединены в звезду, одним лучом которой является первичная обмотка фазы силового трансформатора Тр, вторым лучом, отстающим от первого по фазе, - дроссель L и - батарея конденсаторов, реактивное сопротивление которой равно реактивному сопротивлению дросселя. Дополнительный дроссель Др подключен к общей точке звезды и нейтрали питающей системы. На фиг. 2 приведена векторная диаграмма, где Пр , , - соответственно, напряжения на трансформаторе Тр, конденсаторной батареи С и дросселе L при номиналь ном режиме работы; , co-i LO-f соответственно напряжения на трансформаторе Тр, конденсаторной батарее С и дросселе L при холостом режиме работы без дополнительного дросселя ДР ихм Uco, ицо- - соответствен но напряжения на трансформаторе Тр, конденсаторной батарее С .и дросселе L при холостом режиме работы с дополнительным дросселем Др. Как известно, ток нагрузки такого устройства 1ц не зависит от сопротив ления нагрузки Кц1и H(UA/XJ, где п коэффициент трансформации силового трансформатора; Цд - напряжение пита щей сети; X - реактивное сопротивление батареи конденсаторов(равное соп ротивлению дросселя). Это придает индуктивно-емкостному преобразовател свойства источника тока и обеспечива ет стабилизацию тока нагрузки при изменении величины сопротивления наг рузки. Однако при переходе источник в режим холостого хода при Rj ooieo ретически 0, и соответственно стр мятся в бесконечность напряжения на все элементы установки. Практически при наличии согласующего трансформатора железо сердечника трансформатора насьлцается уже при Uj 1,2иц (фиг. 2), назгрузка становится чисто индуктивной и, как показано на векторной диаграмме (фиг. 2),-напряжение на конденсаторной батарее увеличивается примерно в 2,6 раза, а на дросселе в 1,6 раза. Соответстве но для обеспечения работы известног устррйства, рассчитанного на номинал ный режим, в режиме холостого хода необ.ходимо увеличение установленной конденсаторной батареи С в 6,75 раза, а дросселя L в 2,5 раза. Для ограничения возрастания напряжений на элементах устройства меж ду нейтралью питающей сети t (фиг.1 и искусственным нулем индуктивноемкостного преобразователя включен дополнительный дроссель Др с железным сердечником. Железо сердечника дросселя выбрано таким образом, что при номинальном режиме работы устройства оно еще не насыщено, сопротивление дросселя велико, и ток/ проходящий через него, мал, вследствие чего при номинальном режиме работы дополнительный дроссель Др потребляет мало энергии. При переходе устройств-а в режим холостого хода напряжение на дополнительном дросселе возрастает и его железо насыщается. При этом на согласующем трансформаторе Тр, конденсаторной батарее С и дросселе L устанавливаются соответственно напряжения г / ULO-I (фиг. 2). При этом установленная мощность дополнительного дросселя Др равна 0,12 Рн, в то время как установленные мощности основных реактивных элементов уменьшаются - конденсаторной батареей С в 1-, 66 раза и дросселем L в 2,1 раза. При питании трехфазной нагрузки индуктивно-емкостные преобразователи каждой фазы ИЕП 1, ИЕП 2, ИЕП 3 соединены с сетью круговым перемещением фаз, а к их искусственным нулям 01, 02 и 03 подсоединены обмотки дополнительного дросселя с железным сердечником Др, соединенные друг с другом в звезду . Нагрузка R подключена к согласующему трансформатору Тр через выпрямительный блок Д1-Д6. Из экспериментальной вольт-амперной характеристики устройства (фиг.4) видно, что это устройство имеет почти прямоугольную характеристику и при увеличении сопротивления нагрузки с момента начала насыщения железа сердечника дополнительного дросселя напряжение на нагрузке не увеличивается. Соответственно не повышаются напряжения на реактивных элементах индуктивно-емкостного преобразователя. В тех случаях, когда применение известных устройств с ограниченными напряжениями холостого хода навозможно (при питании нагрузок с быстроизменяющимися сопротивлениями - плазменная дуга, электросварочная дуга и т.д.), предложенное устройство . дает большой экономический эффект из-за значительных уменьшений установленных- мощностей реактивных элементов. Формула изобретения 1. Индуктивно-емкостный преобразователь источника -напряжения в источник тока, содержащий для каждой фазы нагрузки дроссель и конденсаторную батарею с равными по величине реактивными сопротивлениями на частоте питающей системы напряжений, одни выводы которых соединены с первыми выводами нагрузочной цепи, в звезду, а вторые выводы дросселя.

конденсаторной батареи и нагрузочной цепи соединены с выводами для .подключения к питающей трехфазной системе напряжения, и дополнительный дроссель , один вывод которого подключен к общей точке звезды, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, указанный дополнительный дроссель выполнен нелинейным, а его второй вывод подключен к точке с потенциалом, равным нулевому потенциалу питающей системы напряжений.

2, Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что при однофазной нагрузке вторые выводы

дополнительного дросселя подключены к выводу нейтрали питающей системы напряжений.

3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что при трехфазной нагрузке вторые выводы дополнительных дросселей соединены Взвезду,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 479746, кл. G 05. F 3/06, 1970.

2.Милях А.И. , Волков И.В. Системы неизменного тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей. К., Наукова думка , с,14Э146 (прототип).

Ар

01

eoj

V

«OCCM

цЕпгЦ пз

u - Ja

C1

Ш

M.,.M

Kb Kb M-tt-rt

-w

фие.5

5

Й7

/У/;.

го

woo гооо

фue.