Регулируемый выпрямитель с применением управляемых ионных ламп

Регулируемый выпрямитель с применением управляемых ионных ламп

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

е 41 3л

,Ъ, АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

Класе 210, 12.

ОПИСАНИЕ регулируемого выпрямителя с применением управляемых ионных ламп.

К авторскому свидетельству Г. И. Бабата, заявленному

8 августа 1932 года (спр. о перв.,% 113073), с присоединением заявок от 22 мая 1933 года (спр. о перв. М 129060) и от 4 июня 1933 года (спр. о перв. № 129705).

Приоритет по пп. 1 и 2 „предмета изобретения" от 8 августа 1932 года, по пп. 3 и 4 от 22 мая 1933 года и по п. 5 от 4 июня 1933 года.

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 января 1935 года. (503) Обычныз регулируемые выпрямители обладают тем недостатком, что при понижении величины выпрямленного напряжения сильно возрастают пульсации последнего, ухудшается cosy в питающей выпрямитель сети переменного тока, ухудшается использование силового трансформатора и т. и.

Предметом настоящего изобретения является регулируемый выпрямитель с применением управляемых ионных ламп, который был бы в значительной мере свободен от вышеперечисленных недостатков.

На чертеже фиг. 1 изображает принципиальную схему предлагаемого выпрямителя в случае однофазного тока; фиг. 2 — то же, но в применении к трехфазному току; фиг. 3 — кривые токов и напряжений в предлагаемом выпрямителе, согласно схеме, изображенной на фиг. 2; фиг. 4, 5, 6, 7 и 8 в различные видоизменения схемы предлагаемого выпрямителя.

На фиг. 1 и 2 имеются следующие обозначения: 1 изображает нагрузку; 2 — сглаживающий конденсатор, шунтирующий нагрузку (наличие его, вообще говоря, необязательно и сущность работы схемы не меняется от того, существует он или нет); 3 — реверсивную катушку; 4 — вспомогательный не улравляемый выпрямитель (зто может быть любой злектрический выпрямитель, например, газотрон); 5 — управляемые ионные лампы (например тиратроны); 6 — силовой трансформатор; 7 —. фазовращающее устройство, служащее пля изменения угла зажигания ламп 5 (например, заторможенный асинхронный двигатель); 8 — источник постоянного тока для сеточного смешения.

Внешнее отличие предлагаемого регулируемого выпрямителя от обычных параллельных схем управляемых выпрямителей заключается в том, что у первого между нулевой точкой силового трансформатора и общим полюсом управляемых вентилей (катодом) приключается один не управляемый выпрямитель (вентиль).

В изображенных на фиг. 3 кривых токов и напряжения выпрямителя 1, 2, 3 обозначают напряжения разных фаз силового трансформатора; Гп (и 1а — токи через управляемые ионные лампы (например,тиратроны); 1, — ток через вспомогательный вентиль; Ep — напряжение в первичной обмотке силового трансформатора;

lp —; p. — угол saжигания, ч — угол сдвига фаз между напряжением и током в сети.

Если, например, угол зажигания управляемых ламп в схеме фиг. 2 так задан, что первая упраеляемая лампа вступает в работу (начинает пропускать ток) в момент t, (фиг. 3), то в момент tq напряжение той фазы трансформатора, которая соединена с анодом первой лампы, станет равным нулю. Затем оно примет отрицательное значение. В случае обычной параллельной схемы ток через иервую лампу продолжал бы течь и после момента t,,. В предлагаемом же выпрямителе в момент /з на1рузочный ток перейдет íà вспомогательный вентиль. Произойдет это потому, что в цепи первой лампы пос.е момента tq напряжение направлено против тока, и реактивной катушке 3 легче пропустить ток через вспомогательный вентиль, чем через управляемый анод.

После момента t нагрузочный ток течет исключительно за счет запасенной в реактивной катушке электромагнитной энергии. Для того, чтобы заставить проходить нагрузочный ток после момента tq через первую управляемую лампу, указанная катушка вынуждена была бы поставлять энергию не только для питания нагрузки, но и отдавать часть накопленной в ней энергии обратно в сеть переменного тока (после момента /з ток первой лампы будет направлен против напряжения питающей этот анод фазы трансформатора).

При прохождении же нагрузочного тока через вспомогательный вентиль реактивная катушка расходует энергию только для питания нагрузки.

Прохождение нагрузочного тока через вспомогат.льный вентиль продолжается до момента зажигания следующей управляемой лампы (на фиг. 3 этот мом"нт обозначен tg), Затем, когда напряжение той фазы, которая соединена со второй лампой, также станет равной нулю (в момент t4), нагрузочный ток снова перейдет на вспомогательный вентиль, через который он будат протекать, поки не наступит момент зажигания третьей лампы и т. д.

Таким образом, очеьидно, что в схемах с вспомогательным вентилем ток через любой из управляемых анодов прекращается при переходе через нулевое значение напряжения соединенной с данным анодом фазы силового трансформатора, независимо от угла зажигания управляемых анодов. Следовательно, при изменении угла за жигания управляемых анодов продолжительность импульса анодного тока меняется. Время протекания тока через каждый из управляемых

2>I> анодов уже будет не — — как это имело место для простых па >аллельных схем, а будет равно > — а (где e — угол зажигания). Неразрывность же нагрузочного тока достигается тем, что проме>кутки ме кду токами отдельных анодов заполншотся током через вспомогательный вентиль. l аким об азом, последний пропускает через себя и импульсов тока в течение одного периода выпрямляемого напряжения. Необходимо, однако, указать, что указанный выпрямитель только тогда вступает в работу, когда напряжение на каком-либо из управляемых анодов станет равным нулю, прежде чем наступит момент зажигания следующего управляемого анода. Если же угол зажигания управляемых анодов сдвинут всего лишь так, что напряжение на каком-либо из последних еще положительно к моменту зажигания следующего управляемого анода, то вспомогательный вентиль будет бездействовать (для схемы фиг. 2 это обозначает, что указанный вентиль будет действовать только тогда, когда к моменту зажигания, например> второй лампы напряжение на аноде псрвой ла>шы уже будет ниже нуля).

Очевидно, ч о минимальный угол зажигания, начиная с которого вспомогательный вентиль

2к ьст;пает в работу, равен z — . Этот угол называется критическим углом зажигания — а„р„

Для трехфазных выпрямите1ьных схем акрит = 60 > что соответствует 1 = 0,87 /g „„,, Для шестифазных схем T — — 10, чему соответствует t> =0;5 Vд в,ах, Для однофазных (двухполупериодных и однополупериодных) схем а„ „ = О, Это означает, что в двухлолупериодной схеме вспомогательный вентиль вступает в работу в самом начале регулирования напряжения выпрямленного тока.

В простых же многофазных схемах все преимущества применения вспомогательного вентиля сказываются только тогда, когда приходится произволить регулировку напряжения выпрямленного тока в сравнительно широких пределах.

В случае применения выпрямителя с жидким катодом (например, многоанодного управляемого ртутного выпрямителя вспомогательный вентиль может быть выполнен в виде добавочного анода, соединенного с нулевой точкой трансформатора.

Для получения больших сил токов, что особ н v важно, например, в случае примен"-ния выпрямителя в электрохимической промышлености (для целей электролиза цинка, алюминия, меди и т. д.) или для питания электротя и, целесообразно применить параллельное соединение отдельных двухполупериодных выпрямительных групп.

Один из вари анто > тзкогo параллельно> о соедин ния примени>ельно к мног"анодному (десятианодному) ртутному выпрямителю изображен на фиг. 4.

Здесь 1 — сеть трехфазного переменного тока; 2 — силовой трансформатор; 3 — выпрямитель;

4,5иб —;7,8,9,10,11 и 12 — аноды, снабженные управляющими сетками, 3 иравляющее сеточное напряжение подводится к проьодам 13; 15 — с лаживающая реактивная катушка в цепи выпрямленного тока.

Для того, чтобы каждая из фаз в схеме фиг. 1 мог. а работать как независимый двухполупериодный выпрямитель параллельное со дкнение ьыпрямительных групп осуществлено с помощью спирзльной реактивной катушки 14, причем не управляемые вспомогательные вентили (аноды) включены между средней или нулевой (при трехфазных группах) точкой вторичной обмотки трансформатора каждой группы и катодом.

Благодаря параллельному включению в схеме фиг. 4 максимальное значение тока через любой из анодов (как управляемый, так и не управляемый) никогда не превышает одной трети оттока нагоузки.

Вспомогательные вентили с понижени м выпрямленного напряжения, т. е. с увьличением угла за,ки..ания управляемых вентилей принимают на себя часть на.рузочного тока. Последнее должно способствовать увеличению коэфициента мощности в с ти, питающей выпрямительную установку, повышению коэфипиентз полезнбго действия последней и уменьшению пульсации выпрямленного тока.

На фиг. 5 изображен другой возможный вариант параллельного включения дзухполупериодных выпрямительиых групп. В выпрямительном устройстве rro фиг. 5 имеются две отдельные гру|шы, соединенные параллельно с помощью однофазной разделительной катушки 8.

Л ьиду того, что в схеме фиг. 5 применены всего две выпрямительных группы для питания их от трехфазной сети приходится произвести преобразование трехфазного тока в двухфазный (нзп,:,имер, с помощью включенного по схеме

Скотта трансформатора, как показано иа чертеже).

Надо все-таки указать, что необходимость специального не стандартного силового трансформатора является известным недостатком схемы фиг. 5.

Для получения высоких напряжений можно отдельные двухполупериодные группы соединить последовательно, как зто показано на фиг. 6.

Здесь 1, 2 и 3 — вторичные обмотки трехфазного трансформатора.

К каждой такой обмотке присоединена буферная двухполупериодная группа. Так, к обмотке 1 присоединены тиратроны 7 и 8 и буферный газотрон 4, Все три выпрямительных группы соединены последовательно. Не управляемые вентили присоединяются параллельно к каждой группе и последовательно между собой, образуя непрер зный путь для на рузочного тока.

Выпрямите.,ьные устройства с последовательным соединением отдельных групп могут найти особенное применение для питания радио-передающих станций.

При осуществлении выпрямителя rro схемам фиг. 4, 5 и 6 может оказаться затруднительным достать, например, трехфазную разделительную реактивную катушку, силоьой трансформатор с отдельными выводами от всех трех фаз и т. д.

Поэтому предлагается некоторые видоизменения выпрямительыого устройства, состояшего из соединенных параллельно (фиг. 7) или последовательно (фиг. 8) трехфазных выпрямительных групп, параллельно которым включаются не управляемые ьспомогательиые вентили.

Правда, в случае применения трехфазных групп значения cosg и Кз получаются несколько худшие, чем для двухполупериодных или однополупериодиых буферных групп, íî все же предлагаемые схемы пыпрямителей rràþò значительно лучшие результаты чем, например, простые шестифазные схемы.

Особенно ценными могут оказаться предлагаемые в настоящей заявке схемы, когда требуется переделать уже имеющиеся установки.

В случае осуществления выпрямителя, согласно схемам №№ 7 и 8, вспомогательные не управляемые вентили начинают пропускать через себя часть нагрузочного тока лишь при понижении выпрямленного напряжения более определенного заранее установленного предела, например 87% от максимального значения указанно.о напряжения.

Предмет изо бр ете ни я.

1. Регулируемый выпрямитель с применением управляемых ионных ламп, питаемых от соединенного звездой трансформатора, в котором изменение выпрямленного напряжения производится изменением угла зажигания управляемых ламп, а межзу выпрямителем и нагрузкой включена реактивная катушка, отличающийся тем, что между нулевой точкой трансформатора и катодом управляемых ламп включен вспомогательный не управляемый выпрямитель (фиг. 2).

2. Форма выполнения выпрямителя по п. 1 с жидким катодом, отличающаяся применением добавочного анода, соединенного с нулевой точкой трансформатора.

3. Видоизменение выпрямителя по п. 1, отличающееся тем, что при соединении управляемых ионных ламп в отдельные двухполупериодные группы, соединенные параллельно при помощи разъединительной реактивной катушки, не управляемые вспомогательные вентили включены между средней или нулевой (при трехфазных группах) точкой вторичной обмотки трансформатора каждой группы и катодом.

4. Форма выполнения ьыпрямителя ло п. 3, отличающаяся тем, что в случае последовательного соединения отдельных выпрямительных групп не управляемые ьыпрямители, присоединенные указанным образом к отдельным группам, включены между собой последовате..ьно.

5. Применение в выпрямителе по пп. 3 и 4 не управляемых вентилей, рассчитанных так, что они начинают пропускать через себя часть нагрузочного тока лишь при понижении выпрямленного напряжения более определенного заранее установленного предела, например 87% от максимального значения указанного напряжения.

К авторскому свидетельству Г. И. Бабата М 4l068

Эксыерт и геаактор Д. В. Васи ibeв

Тии. „Г! омпопиграф". Тамбовская,12 Зак. 205b