ТРАНСФОРМАТОРНО-ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области электротехники, а именно - преобразовательной технике и может быть использовано, в частности, в авиации в качестве источника вторичной системы электроснабжения постоянного тока +27 В.
Трансформаторно-выпрямительное устройство является основным источником во вторичной системе постоянного тока и получает питание от трехфазной сети переменного тока.
Широко известна структурная схема выпрямительного устройства, содержащая трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор выпрямленного напряжения. Информация о такой структурной схеме приведена в М.: Издательский центр «Академия» Электротехника: учебник для вузов, 2007, стр. 253 рис 10.33.
Близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является «Трансформаторно-выпрямительное устройство» авторское свидетельство SU №1510672, кл. Н02М 7/10 опубл. 10.06.2000 г., которое содержит пространственно-симметричный магнитопровод, выполненный в виде трех вертикальных колонн кольцевых сердечников, каскадный мостовой выпрямитель.
Такая конструкция трансформаторно-выпрямительного устройства является надежной и устойчивой к воздействию внешних факторов, что позволяет ее применять в качестве высоковольтных выпрямительных устройств. Однако для применения в авиационной технике с питающим напряжением первичной сети электроснабжения по ГОСТ 54073-2010 описанная конструкция имеет избыточные массогабаритные характеристики.
Задача предлагаемого технического решения - уменьшение массы и габаритов трансформаторно-выпрямительного устройства с одновременным сохранением показателей качества выходного напряжения постоянного тока выпрямителя.
Указанная задача достигается в трансформаторно-выпрямительном устройстве, выполненном в виде компактной интегрируемой конструкции, содержащем пространственно-симметричный магнитопровод, исполненный в виде трансформатора из трех и более тороидальных однофазных трансформаторов, с выпрямителями и навесными клеммными колодками. Тороидальные трансформаторы установлены последовательно на единой оси симметрии посредством закрепленных между ними держателей и ограничены двумя концевыми втулками, а выпрямители с закрепленными на них диодами и охладителями и навесные клеммные колодки установлены на держателях над внешними поверхностями тороидальных трансформаторов. С помощью клеммных колодок первичные обмотки тороидальных трансформаторов подсоединены к сети переменного тока, а диоды выпрямителей подсоединены к вторичным обмоткам тороидальных трансформаторов. Ограничительные концевые втулки изготовлены с посадочными местами для установки вентилятора.
Применение компактной интегрируемой конструкции, содержащей пространственно - симметричный магнитопровод, исполненный в виде смонтированных на единых держателях нескольких тороидальных однофазных трансформаторов с установленными над их внешними поверхностями выпрямителями и навесными клеммными колодками, позволяет значительно уменьшить массогабаритные характеристики трансформаторно-выпрямительного устройства, поскольку данная конструкция позволяет разместить трансформаторно-выпрямительное устройство в минимально возможном объеме. Интегральная конструкция трансформаторно-выпрямительного устройства может устанавливаться в корпус любой конфигурации как отдельное изделие, так и как составная часть.
Сохранение показателей качества выходного напряжения постоянного тока выпрямителя происходит за счет применения в конструкции трансформаторно-выпрямительного устройства тороидальных трансформаторов с малыми импедансами рассеяния.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены конструктивное (фиг. 1, фиг. 2) и схемотехническое (фиг. 3, фиг. 4) решения трансформаторно-выпрямительного устройства, где:
1, 19, 20, 21 - тороидальные однофазные трансформаторы;
2, 8, 11, 31 - выпрямители;
3 - диоды;
4 - клеммные колодки;
5 - держатели;
6 - концевые втулки;
7 - охладители.
9 - выводы первичной обмотки тороидальных трансформаторов;
10 - трансформатор;
12 - выходные клеммы;
13 - первичные обмотки тороидальных трансформаторов;
14, 15, 16, 17, 18 - вторичные обмотки тороидальных трансформаторов;
22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 - выводы вторичных обмоток тороидальных трансформаторов.
Конструктивное (фиг. 1, фиг. 2) и схемотехническое (фиг. 3, фиг. 4) решения трансформаторно-выпрямительного устройства показаны, как пример, для трех тороидальных однофазных трансформаторов в составе трансформатора.
Трансформаторно-выпрямительное устройство (фиг. 1, фиг. 2) конструктивно содержит три, но не ограничиваясь этим, тороидальных однофазных трансформатора 1, выпрямители 2, клеммные колодки 4, к которым присоединены концы вторичных обмоток тороидальных трансформаторов и концы шин выпрямителей, держатели 5, концевые втулки 6 держателей 5, охладители 7 выпрямителей 2, диоды 3 выпрямителей 2. Трансформаторно-выпрямительное устройство имеет пространственно-симметричную конструкцию, в которой три, но не ограничиваясь этим, тороидальных трансформатора 1 установлены на держателях 5. Концевые втулки 6 держателей 5 установлены по оси симметрии и ограничивают с двух сторон установленные последовательно на держателях 5 по оси симметрии тороидальные трансформаторы 1. Концевые втулки 6 держателей 5 стягиваются шпилькой (на фигурах не показана) с двух сторон. К концевой втулке 6 держателей 5 может крепиться вентилятор (на фигурах не показан). Диоды 3 выпрямителей 2 крепятся к охладителям 7 выпрямителей 2, которые устанавливаются на держателях 5 над внешними поверхностями тороидальных трансформаторов 1. К держателям 5 также крепятся клеммные колодки 4. С помощью клеммных колодок 4 первичные обмотки тороидальных трансформаторов 1 подсоединены к сети переменного тока, а диоды 3 выпрямителей 2 подсоединены к вторичным обмоткам тороидальных трансформаторов 1.
Трансформаторно-выпрямительное устройство (фиг. 3, фиг. 4) в схемотехническом исполнении работает следующим образом. Первичная обмотка трансформатора 10, образованного тремя, но не ограничиваясь этим, однофазными трансформаторами 19, 20, 21, подключается к переменному напряжению 115/200 В 360÷800 Гц выводами 9 на клеммной колодке 4. Начала первичных обмоток 13 трех однофазных тороидальных трансформаторов 19, 20, 21 подключаются к питающему напряжению. Концы первичных обмоток 13 трех однофазных тороидальных трансформаторов 19, 20, 21 электрически соединяются между собой. Все подключения первичных обмоток производятся при помощи клеммных колодок 4. Каждый однофазный трансформатор имеет пять вторичных обмоток, которые соединяются посредством клеммных колодок 4 в звезду, зигзаг и обратный зигзаг, обеспечивая на выходных клеммах 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 три 3-х фазные тройки напряжения со сдвигом в 20 электрических градусов. Подключение вторичных обмоток трансформатора к выпрямителям 8, 11, 31 и питающему напряжению осуществляется через клеммные колодки 4: концы обмоток 15 трансформаторов 19, 20, 21 соединяются между собой; концы обмоток 17 трансформаторов 19, 20, 21 соединяются между собой; начала обмоток 16 трансформаторов 19, 20 соединяются между собой и с началом обмотки 15 трансформатора 21; начало обмотки 14 трансформатора 19 соединяется с началом обмотки 15 трансформатора 20; начало обмотки 15 трансформатора 19 соединяется с началом обмотки 14 трансформатора 21; начало обмотки 17 трансформатора 19 соединяется с началом обмотки 18 трансформатора 20; начало обмотки 18 трансформатора 19 соединяется с началом обмотки 17 трансформатора 21; начало обмотки 14 трансформатора 20 соединяется с началом обмотки 16 трансформатора 21; начало обмотки 17 трансформатора 20 соединяется с началом обмотки 18 трансформатора 21. Вывод 9 первичной обмотки трансформатора 19 подключается к фазе «А» трехфазного питающего напряжения; вывод 9 первичной обмотки трансформатора 20 подключается к фазе «В» трехфазного питающего напряжения; вывод 9 первичной обмотки трансформатора 21 подключается к фазе «С» трехфазного питающего напряжения. Выводы 22, 23, 24, концы вторичных обмоток 14, 16, 18 трансформатора 19 соответственно подключаются к выпрямителю 8, выводы 25, 26, 27, концы вторичных обмоток 14, 16, 18 трансформатора 20 соответственно подключаются к выпрямителю 11, выводы 28, 29, 30, концы вторичных обмоток 14, 16, 18 трансформатора 21 соответственно подключаются к выпрямителю 31. Выпрямители 8, 11, 31 выполнены по мостовой схеме Ларионова. Питающее напряжение, подключенное к выводам 9 трансформатора 10, создает поток в магнитопроводе трансформатора 10, который замыкается через вторичные обмотки 14, 15, 16, 17, 18, наводя в них ЭДС самоиндукции. Вторичные обмотки 14, 15, 16, 17, 18 трансформатора 10 подключаются к выпрямителям 8, 11, 31, при помощи которых происходит выпрямление вторичных напряжений трансформатора 10.
Выходные контакты выпрямителей 8, 11, 31 анодной группы соединяются между собой, контакты выпрямителей 8, 11, 31 катодной группы соединяются между собой, производя сложение выпрямленных напряжений и увеличивая пульсность до 18-ти кратной. Объединенные контакты анодных и катодных групп выпрямителей выводятся шинами на выходные клеммы 12 выпрямителя 2 клеммной колодки 4.
Устройство может работать с питанием от сети переменного тока 115/200 В переменной 360÷800 Гц и постоянной частоты 400 Гц по ГОСТ 54073-2010.
Таким образом, трансформаторно-выпрямительное устройство предлагаемой компактной интегрируемой конструкции позволяет уменьшить массогабаритные характеристики при сохранении показателей качества выходного напряжения постоянного тока выпрямителя.