Устройство для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный и наоборот

¹ 42196

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО КА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ устройства для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный и наоборот.

К авторскому свидетельству И. Д. Школина, заявленному

15 марта 1934 года (спр. о перв. № 144025).

0 выдаче авторского свидетельства опубликована 31 марта 1935 года. (424) Предлагается устройство для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный и наоборот, с шунтированием ртутного выпрямителя вспомогательным.

С целью устранения обратных зажиганий в ртутном выпрямителе и повышения выпрямляемого напряжения указанный выпрямитель, состоящий из трех однофазных выпрямителей со вспомогательными анодами, включен параллельно с трехфазным выпрямителем электронного типа с сетками.

Последний присоединен к первому через трансформатор, служащий для комценсирования падения напряжения в электронном выпрямителе.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Здесь главный трансформатор 1 приключен параллельно к ртутному выпрямителю 10 с одной стороны, и через вторичную обмотку дополнительного трансформатора 2 — к состоящему из трех отдельных выпрямителей электронному выпрямителю 8, с другой. Так как электронный выпрямитель имеет автоматически управляемые сетки, то ток через него проходит лишь при наличии на сетках положительного потенциала и должен протекать в моменты коммутации анодных токов. Сетки электронного выпрямителя питаются от трансформатора 5 и батареи смещения б.

Напряжение трансформатора б автоматически регулируется по фазе и по величине и имеет форму кривой с усиленно выраженной третьей гармоникой.

Конструкция ртутного выпрямителя10 отличается от известных ртутных выпрямителей тем, что постоянное возбуждение катодного пятна заменяется периодическим зажиганием искрой.

Искра возникает от напряжения регулятора фазы 8; при этом, чтобы отсутствовало второе зажигание в непроводящую часть периода, в цепь зажигания включен дополнительный ртутный выпрямитель,имеющий управляемые потенциальные сетки.

Перед самым началом проводящей части периода электронный выпрямитель закрыт, а ртутный выпрямитель не возбужден. Дальше, подачей сеточного потенциала на вспомогательный ртутный выпрямитель 7 открывается соответствующая фаза цепи зажигания, вследствие чего в ртутном выпрямителе 10 возникает искра, а вместе с ней появляется катодное пятно, которое создает в указанном выпрямителе поток электронов и ионов. Анодный ток начинает протекать лишь после того, как возникла искра зажигания в ртутном выпрямителе 10. После зажигания через последний протекает весь анодный ток нагрузки.

Электронный выпрямитель открывается и переключает на себя анодный ток незадолго до его прекращения.

Когда электронный выпрямитель сетками открыт, то компенсирующее в нем падение напряжения обмотки трансформатора 2 создает такой поток электронов в электронном выпрямителе, что анодный ток целиком переходит на электронный выпрямитель.

Переход тока с ртутного выпрямителя на электронный выпрямитель гасит катодное пятно и деионизирует пространство в ртутном выпрямителе.

Время исчезновения остаточных зарядов в ртутном выпрямителе бывает небольшим; в переводе на электрические градусы будет при частоте 50 периодов порядка 5 —:10 (это время и должен работать электронный выпрямитель).

Для того, чтобы электронный выпрямитель открывал и переключал нагрузку с ртутного выпрямителя за одинаковые промежутки времени до прекращения анодных токов при всех нагрузках вплоть до короткого замыкания, трансформаторы 2 и б имеют автоматическое регулирование напряжения как по фазе, так и по величине.

Сдвиг фазы в регуляторе фазы 8 производится в целях изменения момента зажигания ртутного выпрямителя 10 во времени, что позволяет регулировать выпрямленное напряжение от нуля до максимальной величины, аналогично управляемым ртутным выпрямителем с потенциальными сетками.

На чертеже показано, что зажигание ртутного выпрямителя 10 происходит при обратном напряжении цепи зажигания, т. е. ртуть катода — положительна, электрод зажигания — отрицателен. Такое сочетание объясняется, главным образом, упрощением схемы, с одной стороны, и предположением, что пробивание искрового промежутка будет легче, когда катод (электрод зажигания) цепи имеет температуру выше, нежели анод (ртуть), с другой стороны. Если такое направление тока зажигания на практике себя не оправдает, можно направление

4 ™ Ф

f. ч е 4Я-.а,, р тока изменить, для чего вспомогательный ртутный выпрямитель 7 следует выполнить из нескольких однофазных ртутных выпрямителей с изолированными катодами.

Необходимость шунтирования ртутного выпрямителя электронными вытекает из следующих соображений: а) катодное пятно исчезает не мгновенно, а остается в раскаленном состоянии после прекращения тока некоторое время, порядка 0,00001 сек., тогда как отрицательное напряжение появляется практически мгновенно; поэтому, в момент появления отрицательного напряжения на аноде катодное пятно продолжает гореть, что в большой степени облегчает возникновение дуги в обратном направлении; в) остаточные заряды являются однои из главных причин, возбуждающих обратные зажигания. Поэтому наличие их в момент нарастания отрицательного напряжения на аноде значительно увеличивает опасность обратного пробоя. Эти две основные причины и ограничивают повышение выпрямленного напряжения у ртутных выпрямителей, тогда как, шунтируя ртутный выпрямитель электронным, их влияние устраняется.

Система обаадает свойством ооратимости, т. е. преобразование энергии постоянного тока в переменный любой частоты возможно; для этого следует несколько дополнить схему, как-то: переключи ь выводы на стороне постоянного, тока, питать трансформаторы сегочный б и компенсации 2, и зажигания (регулятор фазы 8) от источника той частоты, в которую преобразовывается энергия постоянного тока, и пр.

Несмотря на то, что электронный выпрями гель будет работать небольшое врем а и под малой нагрузкой, величина тока эмиссии его рассчитывается на нормальную величину тока нагрузки всей системы. Это вызывается тем, что в момент короткого замыкания электронный выпрямитель будет принимать ток, мгновенная величина которого ориентировочно равна величине тока полной нагрузки, так как ток короткого замыкания больше нормального в 10—

15 раз, Электронные выпрямители конструктивно должны быть выполнены как одно целое; в результате получится экономия энергии накала и преимущества одного катода. В отношении ртутных выпрямителей, несмотря на некоторую сложность, применимы те же соображения. Катоды, однако, должны быть разделены, несмотря на то, что имеют общий потенциал. Система откачки и охлаждения общая.

Пр едм ет изоб ретения.

1. Устройство для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный и наоборот, с шунтированием ртутного выпрямителя вспомогательным, отличающееся тем, что, с целью устранения обратных зажиганий в ртутном выпрямителе и повышения выпрямленного напряжения, указанный выпрямитель 10, состоящий из трех однофазных выпрямителей со вспомогательными анодами, включен параллельно с трехфазным выпрямителем 8 электронного типа с сетками, присоединенным к первому через трансформатор 2, служащий для компенсирования падения напряжения в электронном выпрямителе.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью периодического зажигания вспомогательной дуги ртутного выпрямителя и регулирования выпрямленного напряжения временем зажигания вспомогательной дуги, во вспомогательной цепи применен регулятор фазы 8 в соединении с управляемым ртутным выпрямителем 7.

3. Форма выполнения устройства по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью перевода нагрузки с ртутного выпрямителя на электронный в определенные моменты при всех режимах работы устройства, трансформатор 2 и трансформатор 5 в цепи сеток электронного выпрямителя выполнены

3BToMBTH÷åñêè регулируемыми в зависимости от рабочего тока устройства.

Эксперт и редактор Д. В. Васильев

Корректор Н. В. Неменко

Тип., мена". Знк. 2181- -„"00