Трехфазный выпрямитель

(i11У5268О

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСК )МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 265254 (22) Заявлено 24.03.75 (21) 2118295/24-07 (51) М. Кл.з

Н 02 М 7/06 с присоединением заявок № 2127830/07

2130040/07

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 по делам изобретений (53) УДК 621.314,57 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Автор изобретения

Г. И. Дубовов (71) Заявитель (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Изобретение представляет дальнейшее усовершенствование устройства по авт. св. № 265254.

В основном авторском свидетельстве описан трехфазный выпрямитель, содержащий силовой трансформатор с двумя вторичными обмотками, соединенными в звезду и шесть вентилей, причем каждая фаза одной вторичной обмотки трансформатора подключена к объединенным анодам (катодам) 1ð двух вентилей, через которые она соединена с разноименными фазами второй вторичной обмотки. Нагрузка включена между нулевыми точками указанных обмоток. Недостатком этого выпрямителя является то, 15 что он обеспечивает лишь шестикратные пульсации выходного напряжения.

Целью изобретения является получение двенадцатипульсного выпрямления. Эта цель достигается тем, что трехфазный выпрямитель по авт. св. № 265254 снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками, соединенными в «звезды» так, что объединены противоположные концы обмоток по отношению к основным, а общие точ- 25 ки соединены с выходными выводами и шестью дополнительными вентилями, причем каждая фаза одной дополнительной вторичной обмотки трансформатора подключена к объединенным анодам (катодам) двух Зр дополнительных вентилей, через которые она соединена с разноименными фазами второй дополнительной вторичной обмотки.

С целью улучшения внешней характеристики выпрямитель снабжен уравнительным дросселем, содержащим шесть обмоток со средней точкой, их крайние точки соединены с упомянутыми анодами (катодами) вентилей, а средние точки с фазами первых основной и дополнительной обмоток, Кроме того, с целью получения восемнадцатипульсного выпрямления преобразователь снабжен двумя дополнительными обмотками, соединенными в «звезды» так, что уодной из них объединены начала, а у другой — концы обмоток, а общие точки соединены с одним выходным выводом, и шестью вентилями, причем каждая фаза дополнительных обмоток соединена через вентиль с одноименной фазой соответствующей основной обмотки, общая точка которой соединена с другим выходным выводом так, что соединены одноименные электроды вентилей.

Принципиальная схема выпрямителя приведена на фиг. 1,а.

Преобразователь содержит трехфазный пятиобмоточный трансформатор 1, вторичные обмотки которого 2 — 5 соединены в две шестплучевые «звезды», отношение фазных

752680 напряжений которых равно 2,73, а также двенадцать вентилей 6 — 17.

На фиг. 1,б приведена векторная диаграмма линейных напряжений вторичных обмоток трансформатора; на фиг. 2,а — кривая выпрямленного напряжения; на фиг. 2,6, в, г, д, е, ж, з — кривые токов, протекающих через вентили и вторичные обмотки обеих шестилучевых «звезд», при работе выпрямителя на активную нагрузку без учета углов коммутаций.

Выпрямитель работает следующим образом.

В момент времени tI (см. фиг. 2,а) величина линейного напряжения Е фаз а и с (см. фпг. 1) становится большей, чем линейное напряжение Ед, фаз аз и b4, в связи с этим начинает проводить вентиль 17 (см. фиг. 2,б). Затем через 30 эл. град в момснт времени t величина линейного напряжения

Е> фаз zz и х< становится большей, чем линейное напряжение Еь и в работу вступает вентиль 7 (см. фиг. 2,в). Спустя 30 эл. град. после момента t в момент времени t3 величина линейного напряжения Е> фаз z> и у, станозится большей, чем Е> и в работу вступает вентиль 6 (см. фиг. 2,г). Далее вступают поочередно в работу вентили 16, 15 (см. фиг. 2,д, е). На фиг. 2,ж показана кривая тока, протекающего через одну из фаз вторичных обмоток шестилучевой

«звезды» х, у, zq, аз, Ь,, сз, а на фиг. 2, з— кривая тока в фазе с4 второй шестилучевой «звезды» хь уь z, а, b4, с4.

Среднее значение тока, протекающего через вентили в долях выпрямленного, рав1 но — Iq.

12

Кривая выпрямленного напряжения (см. фиг. 2,a) получена из мгновенных значений линейных напряжений двух шестилучевых

«звезд» работающих вторичных обмоток трансформатора (кривая выделена). Типовая мощность трансформатора не превышает величины в известных схемах выпрямления.

Возможность исключения уравнительных реакторов достигается за счет того, что предлагаемая схема выпрямления может выпадать из двенадцатифазного режима при разбросе амплитуд вторичных напряже2 — g2 ний достигающем . 100% (около

2

28 jo), тогда как известные выпадают при (100% (около 13 5% ) .

Принципиальная схема выпрямителя с уравнительным реактором приведена на фиг. 3.

Преобразователь дополнительно снабжен уравнительным дросселем 18, на магпитопроводе которого расположены шесть обмоток 19 — 24 со средней точкой.

На фиг. 4,а приведены кривые выпрямленного напряжения и линейных напряжений E.- образованных двумя шестилучевыми «звездами», на фиг. 4,б, в, г, д, е, ж, 3— кривые токов, протекающих через вентили, и вторичные обмотки обеих шестилучевых

«звезд» при работе выпрямителя на активную нагрузку без учета углов коммутации.

Выпрямитель работает следующим обра1р зом.

В момент времени to (см. фиг. 4,a) величины линейных напряжений Е фаз а, b4 и Е фаз а., с, являются наибольшими и за счет их выравнивания обмоткой 22 уравни15 тельного дросселя 18 одновременно проводят — îê вентили 17 и 16 (см. фиг. 4,б, в), каждый пз которых проводит половину тока нагрузки 1 . До момента t< левая половина обмотки 22 уравнительного дросселя 18 по мгновенно vly значению вычитает из Ед величину

Š— Е, а правая прибавляет

2 эту величину к Еь после момента t, до момента t этот процесс идет в обратном порядке (правая вычитает, левая прибавляет) . Одновременно в других секциях уравнительного реактора будут трансформироваться те же самые ЭДС, но они не будут участвовать в прохождении через них тока, gp так как линейные напряжения на остальных фазах значительно ниже по своим мгновенным значениям. В момент времени 1 линейное напряжение Ei, становится меньше, чем Е> фаз z, х и выравнивание напряжеЗ5 ний между Е и Е производится правой половиной секции 22, которая вычитает

Е1 Е2 от Еь и левой половинои первои

Ei — E секции, которая прибавляет к Е, 40 2 а вентиль 16 работает параллельно уже с вентилем 6, так как вентиль 17закрывается.

С момента времени 33 до момента t4 процесс выравнивания напряжения между Е>

45 и Е, левой половиной обмотки 19 и правой половиной обмотки 12 уравнительного дросселя 18 идет в обратном порядке (левая вычитает, правая прибавляет).

Далее в момент времени t4 Е становится

50 меньше, чем Ез фаз zg у, и выравнивание напряжений между Е и Еэ осуществляется уже обмотками 19 уравнительного дросселя

18 (левая вычитает, правая прибавляет до момента t5), а вентиль 6 работает параллельно с вентилем 7, т. е. вентиль 16 закрывается.

С момента времени 4 до момента 4 выравнивание напряжений между Е и Ез обмотками первой секции уравнительного реактора идет в обратном порядке (левая прибавляет, правая вычитает) . В момент амплитуда Е становится меньше, чем Е фаз 4, с4, и выравнивание напряжений между Е и Е осуществляется правой

65 половиной обмотки 19, которая вычитает, 752680 и левой половиной обмотки 23, которая прибавляет, а вентиль 15 вступает в работу параллельно с вентилем 7,так как вентиль 6 закрывается (см. фиг. 4,г, е) . В момент 1-, секции уравнительного реактора выравнивают напряжения Е и Е4 в обратном порядке, а в момент t8 вместо Ез вступает в работу

Е5, и начинает проводить вентиль 14 вместо вентиля 7 и т. д.

Из работы схемы видно, что через каждые 30 эл. град. происходит смена работы вентилей, при этом в любое время током нагрузки обтекаются два параллельно работающих вентиля при длительности проводимости каждого 60 эл. град., что в долях выпрямленного тока составляет

1 °

12

На фиг. 4,ж, з приводятся кривые токов, протекающих через фазы обеих шестилучевых «звезд», а именно z и х,.

Магнитопровод уравнительного реактора за период питающей частоты сети перемагничивается шестикратно.

Ток, протекающий через полуобмотки

1 уравнительного реактора, равен 1д, т. е.

12 анодному току вентиля.

Схема трехфазного выпрямителя, обеспечивающего восемнадцатипульсное выпрямление, приведена на фиг. 5,а; векторная диаграмма напряжений вторичных обмоток трансформатора — на фиг. 5,6; кривая выпрямленного напряжения — на фиг. 6,а; кривые токов, протекающих через вентили и вторичные обмотки при работе выпрямителя на активную нагрузку без учета углов коммутации — на фиг. 6,6, в, г, д, е, ж, з.

В схему дополнительно введено две вторичные обмотки 25, 26 трансформатора 1 и вентили 27 — 32.

Схема выпрямления работает следующим образом.

В момент времени 1 (см. фиг. 6,а) величина линейного напряжения Е фаз аз и с> (см. фиг. 5) становится большей, чем линейное напряжение Е«фаз а> и х>, в связи с этим начинает проводить вместо вентиля

27 вентиль 13 (см. фиг. 6,6). Затем через

20 эл. град., в момент времени 4, величина линейного напряжения Е фаз z-, и х становится более положительной, чем Еь и в работу вступает вентиль 10 (см. фиг. 6,в).

Спустя 20 эл. град. после момента /, в момент времени t>, величина напряжения Е фаз z< и с становится большей, чем Е и в работу вступает вентиль 32 (см. фиг. 6,г).

4О

Далее в момент t.-, величина линейного напряжения Е; фаз z., и у становится большей, чем Е, и начинает проводить уже вентиль 11 (фиг. 6.д) и т. д.

Из работы схемы выпрямленпя следует, что вентили проводят ток в течение 20 эл. град., а величина среднего значения тока, протекающего через вентили в долях вы1 прямленного, составляет 1 . Кривая

IS выпрямленного напряжения (см. фиг. G,а) получена из мгновенных значений вторичных напряжений шестилучевых «звезд» (кривая выделена). На фиг. 6,е, ж, з приводятся кривые токов, протекающих во вторичных обмотках шестилучевых «звезд».

Формула изобретения

1. Трехфазный выпрямитель по авт. св.

Xо 265254, отличающийся тем, что, с целью получения двенадцатипульсного выпрямления, он снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками, соединенными в «звезду» так, что объединены противоположные концы обмоток по отношению к основным. а общие точки соединены с выходными выводами, и шестью дополнительными вентилями, каждая фаза одной дополнительной вторичной обмотки трансформатора подключена к объединенным анодам (катодам) двух дополнительных вентилей, через которые она соединена с разноименными фазами второй дополнительной вторичной обмотки.

2. Выпрямитель по п. 1, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью улучшения внешней характеристики, он снабжен уравнительным дросселем, содержащим шесть обмоток со средней точкой, их крайние точки соединены с упомянутыми анодами (катодами) вентилей, а средние точки с фазами первых основной и дополнительной обмоток.

3. Выпрямитель по п. 1, отл и ч а ю щи йся тем, что, с целью получения восемнадцатппульсного выпрямителя, оно снабжено двумя дополнительными обмотками, соединенными в «звезды» так, что у одной из них объединены начала, а у другой концы обмоток, а общие точки соединены с одним выходным выводом и шестью вентилями, причем каждая фаза дополнительных обмоток соединена через вентиль с одноименной фазой соответствующей основной обмотки, общая точка которой соединена с другим выходным выводом так, что соединены одноименные электроды вентилей.

752680

" вв г

Фиг. б

Редактор В. Левятов

Заказ 1221/1 Изд. № 392 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Ел

lip в в

i в11 д

Составитель Ю. Мерзляков

Корректор 3. Тарасова