Выпрямитель переменного тока
Выпрямитель переменного тока относится к электротехнике, в частности, к преобразовательной технике (силовой электронике), и может быть использован при питании от двух ортогонально сдвинутых по фазе однофазных источников переменных ЭДС, для получения 10-пульсного выпрямленного напряжения для различных потребителей постоянного тока. Выпрямитель переменного тока (фиг.1) содержит два входных однофазных трансформатора Т1 и Т2, ЭДС вторичных обмоток которых сдвинуты по фазе ортогонально друг к другу, и вентильную ячейку ВЯ3, образованную последовательным соединением по выходу двух групп однофазных выпрямительных мостов, каждая из которых образована параллельным соединением двух мостов по выходу (4, 5 и 6, 7), и аналогичного моста 8, при этом каждая из пяти вторичных обмоток двух трансформаторов 9...13 соединена с входными выводами своего моста, а амплитуды их ЭДС имеют определенное соотношение. Выпрямитель переменного тока обладает 10-кратной частотой пульсации выпрямленного напряжения и, по сравнению с аналогом, имеет меньшую установленную мощность за счет меньшего числа обмоток трансформаторов.
Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности, к полупроводниковой преобразовательной технике (силовой электронике), и может быть использовано при питании от двух однофазных источников переменных ЭДС, сдвинутых по фазе ортогонально друг к другу, для получения десятипульсного выпрямленного напряжения для различных потребителей постоянного тока.
Известен выпрямитель переменного тока с n-кратной (рассматривается только n=10) частотой пульсации, содержащий В=n=10 вентилей и два источника исходных переменных ЭДС, сдвинутых по фазе ортогонально друг к другу, в виде вторичных обмоток двух трансформаторов, каждая из которых поделена средними точками на две равные части, снабженные одинаковым числом отводов (в данном случае n=10 суммарное число секций обмоток двух трансформаторов равно 10), а средние точки образуют выходные выводы устройства с подключенной к ним нагрузкой [1].
Недостатком этого устройства является большое количество отдельных частей источников исходных переменных ЭДС, т.е. секций обмоток трансформаторов, в результате чего отношение суммарного числа секций вторичных обмоток трансформаторов к кратности частоты пульсации равно 1.
Кроме того, известен выпрямитель переменного тока с 8-кратной частотой пульсации, с отношением суммарного числа секций вторичных обмоток трансформаторов к кратности частоты пульсации, равным 0,5 [2], взятый за прототип, содержащий два входных однофазных трансформатора, ЭДС вторичных обмоток которых сдвинуты по фазе ортогонально друг к другу, и вентильную ячейку, образованную последовательным соединением по выходу двух групп однофазных выпрямительных мостов, каждая из которых образована параллельным соединением двух мостов по выходу, а каждый
трансформатор имеет по две вторичные обмотки, соединенные с входными выводами своего однофазного выпрямительного моста.
Однако указанный выпрямитель обеспечивает возможность получения на выходе выпрямленного напряжения недостаточно высокой пульсности.
Задачей полезной модели является создание выпрямителя переменного тока с 10-кратной частотой пульсации в виде вентильной ячейки, питаемой от двух однофазных трансформаторов с тем же отношением суммарного числа секций вторичных обмоток трансформаторов к кратности частоты пульсации, что у прототипа.
Это достигается тем, что в выпрямителе переменного тока, содержащем два входных однофазных трансформатора, ЭДС вторичных обмоток которых сдвинуты по фазе ортогонально друг к другу, и вентильную ячейку, образованную последовательным соединением по выходу двух групп однофазных выпрямительных мостов, каждая из которых образована параллельным соединением двух мостов по выходу, а каждый трансформатор имеет по две вторичные обмотки, соединенные с входными выводами своего однофазного выпрямительного моста, в вентильную ячейку последовательным соединением по выходу дополнительно введен аналогичный выпрямительный мост, к входным выводам которого подсоединена дополнительно введенная третья вторичная обмотка первого входного трансформатора, а амплитуды ЭДС пяти вторичных обмоток двух трансформаторов имеют определенное соотношение.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого выпрямителя переменного тока, на фиг.2 и фиг.3 - диаграммы, поясняющие принцип его работы.
Предлагаемый выпрямитель переменного тока (фиг.1) содержит два входных однофазных трансформатора Т1 и Т2, ЭДС вторичных обмоток которых сдвинуты по фазе ортогонально друг к другу, и вентильную ячейку ВЯ3, состоящую из последовательно соединенных по выходу двух групп (пар) однофазных выпрямительных мостов (4, 5 и 6, 7), и одиночного
однофазного выпрямительного моста 8; все мосты выполнены, например, на диодах.
Выводы вторичных обмоток 9...11 трансформатора Т1 соединены, соответственно, с входами однофазных выпрямительных мостов 4, 6 и 8, а выводы вторичных обмоток 12 и 13 трансформатора Т2 соединены, соответственно, с входами однофазных выпрямительных мостов 5 и 7. Амплитуды ЭДС обмоток 9...13 соотносятся как 1:2,618:1,618:3,078:1,902 или как 1:0,382:0,618:0,727:1,176.
Предлагаемый выпрямитель переменного тока (фиг.1) работает следующим образом. ЭДС вторичных обмоток 9-11 трансформатора Т1 и 12-13 трансформатора Т2 образуют двухфазную систему ортогональных ЭДС, т.е. сдвинутых друг относительно друга по фазе на девяносто электрических градусов. Благодаря соответствующим соотношениям витковых чисел вторичных обмоток и коэффициентов трансформации трансформаторов Т1 и Т2, во вторичных обмотках 9...11 наводятся ЭДС с одним из указанных выше соотношений амплитуд.
В результате выпрямленное напряжение вентильной ячейки ВЯ3 ud, являющееся суммой выходных напряжений u1, u2 и u3, соответственно, первой (4 и 5 мосты) и второй (6 и 7 мосты) групп (пар) параллельно соединененных по выходу однофазных выпрямительных мостов и одиночного однофазного выпрямительного моста 8, имеет 10-кратную частоту пульсации, что иллюстрируется для одного периода сетевого напряжения волновыми диаграммами фиг.2 и фиг.3.
Все напряжения u x показаны на эпюрах в относительных единицах: u x*=ux/u б, где uб=E9m - амплитуда ЭДС вторичной обмотки 9 трансформатора Т1. Фиг.2 соответствует соотношению амплитуд ЭДС обмоток 9...13 1:2,618:1,618:3,078:1,902, а фиг.3 - соотношению 1:0,382:0,618:0,727:1,176.
Таким образом, предлагаемый выпрямитель переменного тока с 10-кратной частотой пульсации по сравнению с прототипом обладает лучшим
качеством выходного выпрямленного напряжения при том же отношении суммарного числа секций вторичных обмоток трансформаторов к кратности частоты пульсации, равном 0,5, а значит, по сравнению с аналогом, имеет меньшую установленную мощность трансформаторов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. А.с. СССР №1086524. Источник постоянного напряжения с n-кратной частотой пульсации. /А.М.Репин - заявл. 21.05.82; опубл. Бюл. №14, 1984.
2. Патент на полезную модель РФ №39985. Источник постоянного напряжения с 8-кратной частотой пульсации. /Евдокимов С.А., Ворфоломеев Г.Н., Щуров Н.И., Малоземов Б.В. - заявл. 09.03.04; опубл. Бюл. №23, 2004. - Прототип.
Выпрямитель переменного тока, содержащий два входных однофазных трансформатора, ЭДС вторичных обмоток которых сдвинуты по фазе ортогонально друг к другу, и вентильную ячейку, образованную последовательным соединением по выходу двух групп однофазных выпрямительных мостов, каждая из которых образована параллельным соединением двух мостов по выходу, каждый трансформатор имеет по две вторичные обмотки, соединенные с входными выводами своего однофазного выпрямительного моста, отличающийся тем, что в вентильную ячейку последовательным соединением по выходу дополнительно введен аналогичный выпрямительный мост, к входным выводам которого подсоединена дополнительно введенная третья вторичная обмотка первого входного трансформатора, а амплитуды ЭДС пяти вторичных обмоток двух трансформаторов имеют определенное соотношение.
