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

Устройство относится к электротехнике, в частности к источникам питания различных электротехнологических установок. Известен индуктивно-емкостный V преобразователь источника напряжения в источник тока (иЕП), содержащий для каждой фазы нагрузки дроссель и конденсаторную батарею с равными по величине реактивными сопротивлениями на частоте питающей сети, в котором указанный дроссель выполнен нелинейньом Jl У Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является индуктивно-емкостный йреобразователь источника напряжения в источник тока содержащий для каждой фазы нагрузки дроссель и конденсаторную батарею с равными по величине реактивными сопротивлениями на частоте питающей системы напряжения, подключенные одними выводами к одному из концов цепочки из последовательно соединенных первичных обмоток двух согласующи трансформаторов, второй конец указанной цепочки, и вторые выводы кон;денсаторной батареи и дросселя предназначены для подключения к фазным выводам трехфазной питающей системы напряжений i2. Недостатком этого устройства является большая установленная мощность реактивных элементов, низкий cos tf. Цель изобретения - уменьшение установленной мощности реактивных элементов и увелиу ние озф . Для этого в указанной цепочке общая точка первичных обмоток двух согласующих .трансформаторовснабжена выводом и предназначена для подключения к точке с потенциа лом, равным нулевому потенциалу питающей системы I напряжений... При однофазной нагрузке общая точка первичных обмоток двух согласующйх трансформаторов предназначена для подключения к выводу .нейтрали питеиощей системы напряжений. При трехфазной нагрузке общие точки первичных обмоток двух согласующих трансформаторов всех фаз объединены. На фиг. 1 изображена принципиальная схема:ИЕП для однофазной нагрузки, на фиг. 2 - векторная диаграмма, на фиг. 3 - схема ИЕП для трехфазной

нагрузки, на фиг. 4 - экспериментальная вольтамперная характеристика.

Индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока ( ИЕП ) состоит из двух согласующих трансформаторов 1 и.2, сумма выходных мощностей которых равна сумме потребляемой мощности нагрузки и реактивных элементов - конденсаторной батареи 3 и дросселя 4, которые соединены в звезду, одним лучом которой является последовательно соединенные обмотки согласующих трансфе маторов 1 и 2, вторым лучом, отстающим от первого по фазе - дроссель 4 и третьим - батарея конденсаторов 3, реактивное сопротивление которой ран но реактивному сопротивлению дросселя. Ко вторичньзм обмоткам трансформаторов , соединенным последовательно, подключена нагрузка 5.

На векторной диаграмме (фиг. 2) и - первичное напряжение (фазное на трансформаторе 1. - первичное напряжение на трансформаторе 2 при номинальной величине нагрузки, 1) , О А - напряжения на дроссрлё 4 и конденсаторной батареи 3 соответственно, ) напряжения в режиме холостого хода на первичной обмотке трансформатора 2, конденсаторной батарее 3 и дросселе 4 соответственно.

Ток 3 в первичной обмотке трансформатора 2 не зависит от величины нагрузки и определяется формулой

т

Ja

где и - линейное напряжение питающей сети, х - реактивное сопротивление реактивных элементов.

Соответственно вторичный ток не зависит от величины сопротивления нагрузки, так какЗц-КОй , где 0цток в нагрузке, к - коэффициент трансформации трансформатора 2.

При уменьшении сопротивления нагрузки от номинального-до определенной величины, напряжение на первичной обмотке трансформатора 2 уменьшается от Uu до нуля (точка О на вектной диаграмме совпадает с .точкой О), при дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки фаза напряжений на обмотках трансформатора меняется на 180°, и напряжение U начинает увеличиваться до тех пор, пока вторичное напряжение трансформатора 1 не уравновесится вторичным напряжением трансформатора 2Дрежим короткого замыкания). Отсюда можно заключить, что для сохранения свойств источника тока в диапазоне изменения сопротивления от О до номинального, необходимо соблюдение условия

У2 К - .

При бесконечном увеличении conpoтивления нагрузки (холостой ход) нап

ряжение на трансформаторе 2 увеличивается и достигает значения 2) где п - коэффициент, зависящий от материала магнитопровода трансформатора 2.

Из приведенной на фиг. 2 векторной диаграммы напряжений на элемен,тах преобразователя видно, что при значении сопротивления нагрузки больше номинального, трансформатор 2 выполняет и функцию ограничителя перенапряжений на элементах преобразователя, которую в известном преобразователе выполняет дополнительный дроссель .

При питании трехфазной нагрузки идуктивно-емкостные преобразователи ИЕП2 ,ИЕП2,ИЕПЗ соединены с сетью круговым перемещением фаз,общие точки первичных обмоток согласующих трансформаторов объединены.

Таким образом, в предложенном индуктивно-емкостном преобразователе ограничение перенапряжений на его элементах обеспечивается без применения дополнительного дросселя, что позволяют уменьшить установочные реактивные мощности, увеличить КПД и cos Ч преобразователя. Экономический эффект от использования преобразователя мощностью 130 кВт составляет 5000 руб. в год.

Формула изобретения

Индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока, содержащий для каждой фазы. нагрузки дроссель и конденсаторную батарею с равными по величине реактивными сопротивлениями по -частоте питающей системы напряжения подключенные одними выводами к одному из концов цепочки из последовательно соединенных первичных обмоток двух согласующих трансформаторов, второй конец указанной цепочки и вторые выводы конденсаторной батареи и дросселя предназначены для подключения к фазным выводам трехфазной питающей системы напряжений,отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности реактивных элементов и увеличения cosH, в, указанной цепочке общая точка первичных обмоток двух согласующих транформаторов снабжена выводом предназначенным для подключения к точке с потенциалом, равным нулевому потенциалу питающей системы напряжений.

2. Преобразователь по п, 1, о тличающийся тем, что-при однофазной нагрузке общая точка первичных обмоток двух согласующих транформаторов предназначена для подключения к выводу нейтрали питающей системы напряжений.

3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что при .трехфазной нагрузке общие точки первичных обмоток двух согласующих трансформаторов всех фаз объединены.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2342983/07, 76,

кл, G 05 F 3/06,

N

в

риг. 1

фиг.Ц