ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В
ПОСТОЯННОЕ
Полезная модель относится к электротехнике и к силовой преобразовательной технике и предназначается для преобразования переменного напряжения в постоянное для питания электродвигателей постоянного тока, не допускающих больших пульсаций выпрямленного напряжения, или при питании от сети переменного напряжения ограниченной мощности, критичной к влиянию на нее преобразователей.
Данный преобразователь может быть использован, например, на тяговых подстанциях электрического транспорта.
Известны преобразователи переменного напряжения в постоянное 1,2, выполненные на двух однофазных трансформаторах, при этом первичные обмотки трансформаторов включены в трехфазную сеть и соединены, например по схеме Скотта, обеспечивающей сдвиг фаз на 90 эл. град., количество вторичных обмоток зависит от задаваемой пульсности схемы преобразователя и они могут быть соединены различными способами.
Однако все эти устройства имеют большие габариты и вес, сложность конструкции и настройки, большую установленную мощность.
Наиболее близким к полезной модели, принятым за прототип, является преобразователь переменного напряжения в постоянное 3, содержащий два однофазных трансформатора и шесть вентилей, при этом первичные обмотки трансформаторов связаны с входными выводами и соединены по схеме, обеспечивающей сдвиг фаз на 90 эл. град., вторичные обмотки первого трансформатора, состояпще из двух частей, каждая из которых выполнена со средней точкой, объединенных между собой, вторичную обмотку второго трансформатора, выполненную со средней точкой, причем последняя соединена со средней точкой одной части вторичной обмотки первого трансформатора, одна пара вентилей объединена одноименными электродами и образуют первый выходной вывод, а соответствующие
г о о г 1 1  1 f
М.Кл. Н 02 М 7/08
одноименные электроды остальных четырех вентилей подключены к выводам вторичной обмотки второго трансформатора и к двум разноимённым выводам обеих частей вторичной обмотки первого трансформатора, противоположные электроды указанных четырех вентилей объединены и образуют первый выходной вывод.
Недостатком этого устройства являются большие массогабаритные показатели и повышенная величина установленной мощности вследствие большого количества вторичных обмоток, неэффективного их использования в преобразовательном процессе, так как существуют обмотки используемые кратковременно, всего в интервале 60 эл. град. т.е. 1/6 от периода выпрямления, что также снижает К.П.Д. устройства.
Задача полезной модели - снижение массогабаритных показателей преобразователя за счёт уменьшения общего количества вторичных обмоток трансформатора и лучшего их использования в выпрямительном процессе и как следствие, снижение установленной мощности устройства и повышение его К.П.Д.
Указанная задача достигается тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит шесть вентилей и два однофазных трансформатора, являющихся источниками ортогональных ЭДС, трансформаторы содержат по одной вторичной обмотке, каждая из которых секционирована на две части, а средние точки, разделяющие секции обмоток, соединены между собой, выводы вторичных обмоток каждого трансформатора подключены попарно к одноименным электродам четырех вентилей, противоположные электроды которых соединены вместе, образуя один вторичный вывод, два других вентиля, объединенных одноименными электродами образуют другой выходной вывод, а их свободные электроды присоединены каждый к противоположным электродам одного из вентилей, подключенных к выводам вторичной обмотки первого трансформатора.
ортогональных ЭДС, и шесть вентилей 3...8, вторичную обмотку первого трансформатора со средней точкой 9, разделяющей эту обмотку на две части 10 и 11, вторичную обмотку второго трансформатора, разделенную также на две части 12 и 13 средней точкой 14, соединенной со средней точкой 9 первого трансформатора, четыре вентиля 3, 4, 7, 8, соединенных одноименными электродами вместе и образующих точку 15, являющуюся выходным выводом нагрузки 16, противоположные электроды этих пар вентилей 3 и 4, 7 и 8 соединены с разноименными выводами вторичных обмоток, соответственно первого и второго трансформаторов, два других вентиля 5 и 6, объединенных одноименными электродами и образующих другой выходной вывод 17, своими противоположными электродами присоединены каждый к противоположным электродам соответственно вентилей 3 и 4, образуя точки соединения 18 и 19, связанные с выводами вторичной обмотки первого трансформатора.
Принцип работы устройства (Фиг. 1) иллюстрируется волновыми (Фиг. 2) и векторными на (Фиг. 3) диаграммами (для активной нагрузки), из которых наглядно видно как осуществляется 6-ти пульсный способ выпрямления переменного тока в постоянный с помощью 6 - ти вентилей, четырех вторичных полуобмоток(частей) на двух однофазных трансформаторах с ортогональными ЭДС.
В таблице (Фиг.4) приведен алгоритм работы рассматриваемого преобразователя, из которой следует, что в каждый интервал времени, равный 60 эл. град, и соответствующий одной пульсности выпрямленного напряжения, одновременно проводят ток по два вентиля и участвуют в работе две секции вторичных обмоток трансформаторов. За один период выпрямления вентили 3, 4, 7, 8 находятся в проводящем состоянии два раза, что соответствует углу проводимости 120 эл. град., а вентили 5 и 6 проводят три раза, что составляет половину периода выпрямленного напряжения.
работающие три раза. Такой режим создает неравномерность нагрузки между вентилями, и приводит к значительному недоиспользованию малонагруженных из них.
В рассматриваемой схеме (Фиг. 1) помимо уменьшения в 1,5 раза общего количества вторичных полуобмоток трансформаторов, значительно улучшается их использование. Так, за один период выпрямления, полуобмотки 10 и 11 используются четыре раза, а полу обмотки 12 и 13 - два раза, что соответствует углам проводимости 240 и 120 эл. град, соответственно.
В сравниваемой схеме выпрямления использование вторичных полуобмоток трансформаторов колеблется от 60 до 180 эл. градусов за один период, что свидетельствует о значительном их недоиспользовании и приводит к существенному повышению установленной трансформаторной мощности. Суммарное витковое число WB2 W2/WB, показывающее отношение общего числа витков всех частей вторичных обмоток Ws к базовому числу витков, принятому равным числу витков WB с амплитудой напряжения на них, равной амплитуде Udo выходного напряжения в режиме холостого хода устройства, составляет ,732, что по отношению к прототипу (у которого ,73) в 1,36 раза меньше. Это снижает массогабаритные показатели и установленную мощность устройства, повышает его К.П.Д. и в конечном итоге улучшает коэффициент использования мощности преобразователя в целом.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1.Ворфоломеев Г.Н. схема Скотта: история и перспективы совершенствования (к столетию создания) // Электричество. - 1994. - .№10. С. 74-77.
2.Ворфоломеев Г.Н., Мятеж С.В., Щуров Н.И. Преобразование трехфазной системы токов в девятифазную на основе двух однофазных трансформаторов // Промышленная энергетика. - 2001. - . - С. 45-47.
Cr -/-/ / y
3. А.С. 1046872 СССР. Преобразователь переменного напряжения в постоянное / A.M. Репин, В.А. Иванов. - 3443056/24 - 07; Заявл. 27.05.82; Опубл. 07.10.83; Бюл. .Nfo 37.
Проректор НГТУ по научной ра Д.Т.Н., проф.
А.Г. Вострецов