ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С 12-КРАТНОЙ ЧАСТОТОЙ ПУЛЬСАЦИИ

Полезная модель относится к электротехнике и силовой преобразовательной технике и предназначается для преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение в бортовых источниках питания и питания электротехнологических установок на постоянном токе с ограниченными требованиями к качеству выпрямленного напряжения.
Известен источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации, содержащий два исходных трансформаторных источника переменных ЭДС, сдвинутых по фазе ортогонально друг к другу, и двенадцать вентилей, при этом каждый источник фазосдвинутых (ФС) ЭДС имеет по две вторичных обмотки со средними точками, причем выводы обмоток в каждом источнике соединены с двумя собственными вентильными цепочками, состоящими из трех последовательно и согласно включенных вентилей [1].
Недостатком этого источника является большая установленная мощность трансформаторов.
Наиболее близким к полезной модели, принятым за прототип, является источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации, содержащий два трансформаторных источника переменных ЭДС, сдвинутых по фазе ортогонально друг к другу и двадцать четыре вентиля, образующих шесть однофазных вентильных мостов, каждый источник ФС ЭДС имеет по три вторичных обмотки, причем каждая вторичная обмотка в каждом источнике ФС ЭДС соединена со своим однофазным вентильным мостом, при этом мосты в каждом источнике соединены последовательно, а незадействованные однополярные электроды крайних вентилей мостов соединены попарно и образуют
выходные выводы устройства, при этом точки последовательного соединения мостов, равноудаленные от выходных выводов, соединены между собой [2].
Недостатками этого источника являются относительно большая величина установленной мощности трансформаторов.
Задача полезной модели - создание источника постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации, обладающего меньшей установленной мощностью трансформаторов.
Указанная задача достигается тем, что источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации, содержит два трансформаторных источника переменных ЭДС, сдвинутых по фазе ортогонально друг к другу и двадцать четыре вентиля, образующих шесть однофазных вентильных мостов, каждый источник фазосдвинутых ЭДС имеет по три вторичных обмотки, причем каждая вторичная обмотка в каждом источнике фазосдвинутых ЭДС соединена со своим однофазным вентильным мостом, при этом мосты в каждом источнике соединены последовательно, а незадействованные однополярные электроды крайних вентилей мостов соединены попарно и образуют выходные выводы устройства, причем точки последовательного соединения мостов, равноудаленные от выходных выводов, соединены между собой, при этом две вторичные обмотки в каждом источнике имеют одинаковое число витков, а одна втрое большее число витков, при этом обмотка с большим числом витков одного источника соединена с однофазным мостом, вентили которого соединены с одним выходом устройства, а обмотка с большим числом витков другого источника соединена с однофазным мостом, вентили которого соединены с другим выходом устройства.
На Фиг.1 приведена схема предлагаемого источника; на Фиг.2 -волновые диаграммы напряжений на вторичных обмотках трансформаторов и кривой выпрямленного напряжения; на Фиг.3 - векторная диаграмма формирования токообразующих ЭДС на
комплексной плоскости; на Фиг.4 - эквивалентные схемы, раскрывающие алгоритмы работы обмоток и включения вентилей в разные моменты периода сетевого напряжения; на Фиг.5 - алгоритмы работы обмоток и включения вентилей.
Источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации (Фиг.1) содержит два трансформаторных источника переменных ЭДС 1 и 2 (первичные обмотки трансформаторов на схеме не показаны), сдвинутых по фазе ортогонально друг к другу, и двадцать четыре вентиля 3...26, при этом оба источника переменных ФС ЭДС имеют по три вторичных обмотки 27...29 и 30...32, соответственно, причем каждая обмотка в каждом источнике ФС ЭДС соединена с собственным однофазным вентильным мостом; обмотки 27...29 соединены, соответственно, с мостами из вентилей 3...6, 7...10, 11... 14, а обмотки 30...32 соединены, соответственно, с мостами из вентилей 15... 18, 19...22, 23...26. Мосты в каждом источнике соединены последовательно и сформированные из вентилей 3, 4 и 15, 16 катодные и из вентилей 13, 14 и 25, 26 анодные группы этих соединений включены попарно, образуя выходные выводы, катодный 33 и анодный 34, к которым подсоединена нагрузка 35.
Принцип работы устройства (Фиг.1) иллюстрируется волновыми (Фиг.2) и векторными (Фиг.3) диаграммами, эквивалентными схемами (Фиг.4) и алгоритмами работы обмоток и включения вентилей (Фиг.5). Из волновых и векторных диаграмм видно, как формируются напряжения на вторичных обмотках каждого источника ФС ЭДС. Относительные числа витков обмоток, обеспечивающие формирование кривой выпрямленного напряжения, соответствующей 12-кратной частоте пульсации, приняты равными для обмоток 27 и 32:-«1,0», для обмоток 28,29,30,31 -«0,33».
Продолжительность проводящего состояния вентилей мостов, соединенных с обмотками 27, 32, равна 143,48 эл. град., причем ток по этим обмоткам проходит в течение 286,96 эл. град., продолжительность проводящего состояния вентилей мостов, соединенных с обмотками 28, 31
равна 90 эл. град., причем ток по этим обмоткам проходит в течение 180 эл. град., а продолжительность проводящего состояния вентилей мостов, соединенных с обмотками 29, 30, равна 36,52 эл. град., причем ток по этим обмоткам проходит в течение 73,04 эл. градусов.
Эквивалентные схемы (Фиг.4) раскрывают алгоритмы работы вентилей и вторичных обмоток трансформаторов и поясняют принцип формирования токообразующих ЭДС для интервалов времени, определенных периодом смены фаз ортогональных ЭДС, то есть 90 эл. градусов. Алгоритмы работы обмоток источников ФС ЭДС и включения вентилей выпрямителя за каждый из интервалов времени, соответствующих одной пульсации выпрямленного напряжения и равных 26,74 и 36,52 эл. град., представлены на Фиг.5.
Σ
В2
Σ
Б
Σ
Б
do
Б
В2
Суммарное число витков вторичных обмоток равно W=3,32. С учетом относительных чисел витков обмоток можно определить суммарное витковое число вторичных обмоток источников ФС ЭДС W=W/W, показывающее, как и в прототипе, отношение общего суммарного числа витков W всех частей вторичных обмоток к базовому числу витков W, которое равно числу витков с амплитудой напряжения на них, равной амплитуде выходного напряжения u в режиме холостого хода источника. Базовое число витков для данного устройства W=1,66. Соответственно, суммарное витковое число будет равно W=2.
Установленная мощность вторичных обмоток трансформаторов равна 1,1007, что меньше, чем в прототипе (1,1014). Коэффициент установленной мощности устройства равен 1,056. Трансформаторы устройства имеют два номинала витковых чисел вторичных обмоток вместо трех в прототипе.
Таким образом, предлагаемый источник имеет меньшую  установленную мощность за счет лучшего использования вторичных обмоток трансформаторов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент РФ №34041. Источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации / Евдокимов С.А., Ворфоломеев Г.Н., Щуров Н.И., Мятеж С.В. - Заяв. №2003119757/20; Заявл. 01.07.03; Опубл. 20.11.03; Бюл.№32.
2. Патент РФ №41208. Источник постоянного напряжения с 12-кратной частотой пульсации. / Евдокимов С.А., Ворфоломеев Г.Н., Щуров Н.И. - Заяв. №2004112388/22; Заявл. 26.04.2004; Опубл. 10.10.2004; Бюл. №28.