Индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока
Патент 658546
Авторы
Индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ (>658546
Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.11.76 21) 2419900/24-07 (51) Ч. Кл.-" с присоединением заявки .ИО— (23) Приоритет—
G 05 ГЗ/06
Н 02 М 5/06
Государственный квинтет ссса оо делам нзооретеннй н открытнй
Опубликовано 25.04.79, Бюллетень № 15
Дата опубликования описания 86.0>т,l9 (53 ) УД К 621. 316..721 (088.8) (72) Авторы изобретения
И. В. Волков, М. И. Горбачев, С. И. Закревский и А, В. Янчук (71) Заявитель
Институт электродинамики АН Украинской CCP (54) ИНДУКТИВНО-ЕМКОСТНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
ИСТОЧНИКА НАПРЯЖЕНИЯ В ИСТОЧНИК ТОКА
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника регулируемого по величине стабилизированного переменного тока для питания нагрузок, сопротивление которых изменяется в широких пределах, например для питания лазерных ламп, электродуговых и электротермических установок.
Известен индуктивно-емкостный преобразователь (ИЕП) источника напряжения в источник тока, выполненный по схеме трехфазной звезды, содержащей в одной из фаз сопротивление нагрузки, параллельно которой подключен тиристорный модулятор, а в двух остальных фазах — линейный дроссель и конденсатор, настроенные в резонанс на частоте питающего напряжения трехфазного источника. Плавное регулирование уровня стабилизированного тока нагрузки осу-ществляется за счет его модуляции, например фазо-импульсной или широтно-импульсной, с помощью тиристорного модулятора— ключа переменного тока 11).
Недостатками этого преобразователя являются нерегулируемый уровень тока короткого замыкания, узкий диапазон регулирования тока нагрузки и разрывный характер кривой тока нагрхзки.
Известен также NEIL, содсржагций для каждой фазы нагрузки настроенные в р>.зонанс на частоте питак щсй сети основной дроссель и конденсатор, соединенные первыми выводами с выводами двух фаз трехфазной питающей сети, а вторыми в общую точку, к которой подключены первые выводы двух обмоток дополнительного дросселя, второй вывод первой нз которых соединен с первым выводом тиристорного модулятора, а второй вывод второй обмотки — с первым выводом нагрузки, второй вывод которой подключен к выводу третьей фазы питающей сети (g).
Для расширения диапазона регулирования тока нагрузки и улучшения формы кривой тока, второй вывод тиристорного модулятора соединен со вторым выводом нагрузки
Для получения кратности регулирования тока нагрузки, меньше двух> число витков первой обмотки больше, чем второй. Для кратности, равной двум, число витков первой и второй обмоток одинаково, для кратности>
658546
Формула изобретения з большей двух, число витков первой обмотки больше, чем второй.
Обмотки дополнительного и основного дросселей могут быть размещены на общем магнитопроводе. Для трехфазной нагрузки обмотки дросселей всех фаз могут быть размещены на общем трехстержневом магнитопроводе, причем для первой фазы нагрузки обмотка основного дросселя размещена на первом стержне, обмотки дополнительного— на втором стержне, для второй фазы обмотка основного дросселя размещена на втором стержне, обмотки дополнительного — на третьем, для третьей фазы обмотка основного дросселя — на третьем стержне, обмотки дополнительного — на первом.
На фиг. 1 представлена схема предложенного ИЕП; на фиг. 2 — преобразователь с размещением обмоток дросселй на общем магнитопроводе, вариант; на фиг. 3— вариант для питания трехфазной нагрузки.
ИЕП состоит из конденсатора 1 и дросio селя 2, настроенных в резонанс на частоте питающей сети, подключенных первыми выводами к фазам С и В соответственно.
Вторые их выводы соединены в общую точку, к которой подключены первые выводы дополнительного дросселя 3 с обмотками 4 и is
5. Второй вывод обмотки 4 соединен с первым выводом тиристорного модулятора 6, а второй вывод обмотки 5 — с первым выводом нагрузки 7, вторые выводы нагрузки
7 и модулятора 6 подключены к фазе А.
В непроводящем состоянии тиристоров весь стабилизированный ток фазы А протекает по цепи нагрузки 7. Следовательно действующее значение тока нагрузки в этом случае максимально. В проводящем состоянии тиристоров стабилизированный ток фа- з5 зы А распределяется между параллельными ветвями, одна из которых состоит из последовательно соединенных нагрузки 7 и обмотки 5 дросселя 3, а другая — из обмотки 4 этого же дросселя. Этому случаю соответствует минимальное действующее значение 40 тока нагрузки, определяемое соотношением эквивалентных сопротивлений параллельных ветвей. Причем стабильность тока нагрузки тем лучше, чем меньше величина сопротивления нагрузки 7 по сравнению с величинами эквивалентных индуктивных сопротивлений параллельных ветвей. Это позволяет выбрать параметры согласно включенных обмоток дросселя 3 таким образом, чтобы стабильность минимального уровня тока нагрузки весьма незначительно отличалась от стабильности его максимального уровня.
Следовательно, если сопротивление нагрузки мало по сравнению с эквивалентными сопротивлениями параллельных ветвей, диапазон (кратность) регулирования тока нагрузки, равный отношению максимального действующего значения тока к минимальному, практически не зависит от нагрузки, 4 как и в случае регулирования тока короткого замыкания. При этом условии диапазон регулирования ) пропорционален отношению числа витков Wi обмотки 4 дросселя 5 к числу витков Ъг его обмотки 5.
Частному случаю равенства обмоток W =
W? соответствует диапазон регулирования, практически равный Х = 2. В остальных случая получим: Х (2 при W< >Ъ г,А )2 при
Wl (W?
Следовательно, применение указанного двухобмоточного дросселя в предложенном преобразователе позволяет значительно расширить диапазон регулирования действующего значения тока нагрузки и, кроме того, существенно улучшить его форму по сравнению с известным.
Улучшение формы тока нагрузки происходит за счет устранения пауз в его кривой в процессе модуляции, поскольку нагрузка 7 не может быть закорочена проводящими тиристорами. По этой же причине предложенный преобразователь, в отличие от известного, позволяет регулировать действующее значение тока короткого замыкания, что для некоторых нагрузок является необходимым условием их работы, например для сверхпроводящих индуктивных накопителей энергии.
Для уменьшения количества силовых элементов и массо-габаритных показателей целесообразно обмотку основного дросселя
2 и обмотки 4, 5 дополнительного дросселя расположить на общем магнитопроводе, причем обмотки 2 и 5 включаются согласно последовательно, а обмотки 4 и 5 — согласно параллельно (фиг. 2). Более существенный выигрыш по диапазону регулирования и масса-габаритным показателям получаем при введении межфазных связей в трехфазном варианте преобразователя.
На фиг. 3 показан вариант преобразователя, в котором обмотки основного и дополнительного дросселей размещены на разных стержнях трехстержневого магнитопровода 18. Рекомендации по выбору витков обмоток 4 и 5 справедливы для схем с совмещенным магнитопроводом, однако диапазон регулирования при этом становится шире.
1 Индуктивно-емкостный преобразователь источника напряжения в источник тока, содержащий для каждой фазы нагрузки настроенные в резонанс на частоте питающей сети основной дроссель и конденсатор, соединенные первыми выводами с выводами двух фаз трехфазной питающей сети, а вторыми выводами — в общую точку, к которой подключены первые выводы двух обмоток дополнительного дросселя, второй вывод первой из которых соединен с пер658546
Г, L
Г 4
1 в
I с
I вым выводом тиристорного модулятора, а второй вывод второй обмотки — с первым выводом нагрузки, второй вывод которой подключен к выводу третьей фазы питающей сети, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования тока нагрузки и улучшения формы кривой тока, второй вывод тиристорного модулятора соединен со вторым выводом нагрузки.
2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения кратности регулирования тока нагрузки, меньше двух, число витков первой обмотки больше, чем второй.
3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения кратности регулирования тока нагрузки, равного двум, число витков первой и второй обмоток одинаково.
4. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения кратности регулирования тока нагрузки, больше двух, число витков первой обмотки меньше, чем второй. б
5. Преобразователь по пп. 1 — 4, отличающийся тем что обмотки основного и дополнительного дросселей размещены на обгцем м а г н и то проводе.
6. Преобразователь по пп. 1 — 5, отличающийся тем, что для трехфазной нагрузки обмотки дросселей всех фаз размещены на обшем трехстержневом магнитопроводе, причем для первой фазы нагрузки обмотка основного дросселя размещена на первом стержне, обмотки дополнительного — на вто1в ром стержне, для второй фазы обмотка основного дросселя размещена на втором стрежне, обмотки дополнительного — на третьем, для третьей фазы обмотка основного дросселя — на третьем стержне, обмотки дополнительного — на первом.
Источники информации. принятые во внимание при экспертизе
1. Сб. «Электротермические установки».
Труды МЭИ, вып. 159, 1972, с. 51 — 56.
ze 2. Авторское свидетельство СССР № 519693, кл. G 05 F 3/06, 1974.
658546
Гй
1б
Редактор Е. Кравцова Техред О. Луговая Корректор Е. Папи
Заказ 2056/43 Тираж 1014 Подписное
ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4