Устройство для заряда накопительного конденсатора

Устройство для заряда накопительного конденсатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О "П- :И"- С Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 661781

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.01.77 (21) 2439219/18 — 21 с присоединением заявки №вЂ” (51) М.К .

Н 03 К 3/53 (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Гкударстаенный комитет

СССР ва деЛам нзобратенхй н открытий (53) УДК 621 373 (088.8) Дата опубликования описания 15.05.79. (72} Авторь1 изобретения

В. К. Быстров, А. Н. Николаев, А. И. Борисов и С. А. Гвоздев (71) Заявитель (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО

КОНДЕНСАТОРА

Изобретение относится к области импульсной техники, в частности к устройствам для заряда накопительных конденсаторов, используемых в качестве импульсного источника питания ламп накачки, в локазионной технике, в устройствах электроискровой обработки металлов, и т. п. потребителей.

Известно устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов, содержащее источник переменного тока, двухполупериодный выпрямитель с тремя ветвями вентилей и Z-образный индуктивно-емкостной резонансный контур, ограничиваюгций ток заряда, повышающий зарядное напряжение и стабилизирующий зарядную мощность (11.

Недостатком такого зарядного устройства является опасность возникновения резонансных напряжений в его последовательно индуктивно-емкостном контуре, в результате чего ухудшается эксплуатационная надежность работы устройства.

Из известных устройств наиболее близ-! ким по технической сущности к изобретению является устройство для заряда накопительного конденсатора, обеспечивающее повышение зарядного напряжения в пять раз без опасности резонансных перенапряжений. Это устройство содержит источник переменного тока и двухпериодный вентильно-конденсаторный выпрямитель — умножитель напряжения, вентили которого образуют две ветви, включенные параллельно последовател; ной цепочки из диода и накопительного конденсатора. Каждая ветвь выпрямителя-умножителя содержит по три

10 диода, соединенных последовательно согласно, и по два конденсатора, один из которых подключен к положительной клемме выпрямителя и катоду вентиля анодной группы, а второй — к отрицательной клемме выпрямителя и аноду вентиля катодной груп15 пы, а анод вентиля катоднои группы первои ветви и катод вентиля анодной группы второй ветви соединены с началом и концом фазовой обмотки источника (21.

Недостатками такого устройства являютщ ся его сравнительно невысокие удельные энергетические показатели при зарядке накопительного конденсатора от однофазного источника переменного тока, а также несим661731

55 юЬЙВФФ. ««ь.-« 4«н. 4«&w . + «Ф А"««««- Жму « метрия фазовых токов и напряжений при заряде накопительного кнденсатора от одной фазы трехфазного источника.Для получения симметричной загрузки трехфазного источника необходимо иметь три идентичных зарядных вентильно-конденсаторных уст- ройства, каждое из которых должно подключаться к соответствующим фазам источника, что существенно усложняет схему устройства.

Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для заряда накопительного конденсатора, содержащем источник переменного тока, вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, вентили которого образуют две ветви, включенные параллельно-последовательно цепочке из диода и накопительного конденсатора, каждая ветвь содержит по три диода, соединенных последовательно согласно, и по два конденсатора, один из которых подключен к положительной клемме выпрямителя и катоду вентиля анодной группы, а другой— к отрицательной клемме выпрямителя и аноду вентиля катодной группы, а анод вентиля катодной группы первой ветви и катод вентиля анодной группы второй ветви соединены с началом и концом фазовой обмотки источника переменного тока. Источник переменноГо тока выполнен трехфазным с отдельно выведенными фазовыми обмот- 30 ками. Катод вентиля катодной группы первой ветви и катод вентиля катодной группы второй ветви соединены соответственно с началом и концом второй фазовой обмотки источника, начало третьей фазовой обмотки которого подключено к аноду вентиля анодной группы первой ветви, а конец— к аноду вентиля анодной группы второй ветви.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит трехфазовый источнйк "переменного тока, фазовые обмотки 1 — 3 которого выполнены с выходными .....,клеммами 4 — 9 и последовательную цепочку из накопительного конденсатора 10 и диода 11. Параллельно этой цепочке включе- 45 ны две ветви вентилей (диодов) выпрямителя — умножителя напряжния.

Каждая ветвь выпрямителя содержит по три соединенных последовательно согласно вентиля (диода) 12 — 14 и 15 — 17 и по два конденсатора 18, 19 и 20... 21 соответственно в первой и второй ветвях. В каждой па ре конденсаторов бдин подключен к положительной клемме выпрямителя, образуемой катодом вентиля 15 второй вейтильной ветви, и к катоду вентиля 12 анодной группы первой ветви соответственно, а вторые конденсаторы каждой пары — к отрицательной клемме выпрямителя, образуемой анодом вентиля 17, и к аноду вентиля 14 катодной группы первой вентильной ветви.

Эти конденсаторы, ограничивая ток источника, запасают его энергию в своем поле, которую в последующем передают в накопительный конденсатор, т. е. выполняют функцию емкостных дозаторов энергии источника. В связи с тем, что напряжение дозирующих конденсаторов при их разряде суммируется с напряжением соответствующих фазовых обмоток источника, эти дозирующие конденсаторы также умножают зарядное напряжение выпрямителя. Фазовые обмотки 1 — 3 источника одноименно полярными (выводами — началами) клеммами 4, 6 и8 подключены к первой ветви, а другими (выводами-началами) клеммами 5,7 и 9— ко второй ветви. При таком соединении фазовых обмоток источника, вентилей и конденсаторов выпрямителя-умн >жителя напряжения и накопительного конденсатора последний может быть заряжен до напряжения, практически в девять раз превышающего амплитудное значение напряжения источника.

Устройство работает следующим образом.

Допустим, что накопительный конденсатор заряжен полностью и не влияет на процессы в устройстве, т. е. его можно отключить от выпрямителя-умножителя напряжения.

В связи с тем, что начала фазовых обмоток трехфазного источника переменного тока подключены к первой, а концы — ко второй вентильно-конденсаторным ветвям, и напряжения на каждой фазовой обмотке сдвинуты во времени на 120 эл. град, векторы суммарных напряжений фазовых обмоток 1 и 2 и обмоток 1 и 3 сдвинуты во времени на 60эл. град, причем вектор суммарного напряжения фаз Я - опережает вектор суммарного напряжения фаз V з.

В течение первой четверти периода изменения мгновенных значений суммарных напряжений фаз (при полярности напряжений фаз 0< — з плюс — клемма 4 минус — клемма 8; а напряжение фаз Ui-а, плюс— клемма 7, минус — клемма 9) заряжаются конденсаторы 19 и 20, но со сдвигом по фазе на 60эл. град, до напряжения, равного сумме напряжений соответствуюц,их фаз источника питания.

Конденсатор 19 заряжается по цепи: обмотка 3, вентиль l7, обмотка l, а конденсатор 20 — по цепи: обмотка i, вентиль 12, обмотка 2. Этот заряд продолжается до тех пор, пока суммарные напряжения увеличивают по абсолютной величине. По окончании заряда вентили 12 и 17 закрываются и предотвращают разряд конденсаторов на источник. В течение второй четверти периода суммарные напряжения фаз убывают до ну661731

Формула изобретения ля, а на конденсаторах 19 и 20 остаются неизменными.

В третьей четверти периода происходит изменение структуры выпрямителя-умножителя. Вентили 15 и 16 объединяют концы фазовых обмоток 1 и 2, а вентили 13 и 14— начала фазовых обмоток 1 и 3.

Под действием суммарного напряжения фаз Vi з клемма 5 находится под положительным потенциалом, а клемма 9 — под отрицательным потенциалом. Со сдвигом по фазе на 60эл. град. суммарное напряжение фаз U -a будет приложено плюсом к клемме 6, а минусом к клемме 4. При этом заряжаются конденсаторы 18 и 21. Конденсатор 18 заряжается суммарным напряжением фаз 01-q и конденсатора 20 по цепи: вентиль 13, обмотка 1, конденсатор 20, обмотка 2; а конденсатор 21 — суммарным напряжением фаз U> -з источника и конденсатора 19 по цепи: обмотка 3, конденсатор 19, обмотка 1, вентиль 16. В последней четверти периода суммарное напряжение фаз убывает, а на конденсаторах остается неизменным.

В последующие моменты времени (при полярности суммарного напряжения фаз Ui — a плюс — клемма 4, минус — клемма 8, а суммарного напряжения фаз Ui — z, плюс — клемма 7, минус — клемма 5) заряд конденсаторов 19 и 20 происходит по другим цепям, так как напряжение на конденсаторах 18 и 21 закрывает вентили 12 и 17.

Так заряд конденсаторов 19 и 20 осуществляется суммарным напряжением соответствующих фаз и конденсатора 18 по цепи: вентиль 14, конденсатор 18, обмотка 2, конденсатор 21, обмотка и конденсатор 19.

Дозирующие конденсаторы при этом подзаряжаются, а затем подзаряжаются от ис5

1О

35 точника по цепям, указанным ранее.: 3a несколько периодов изменения суммарного напряжения соответствующих фаз источника питания напряжение на конденсаторах !8 и 21 достигает утроенного значения линейного напряжения источника, а на конденсаторах 19 и 20 удвоенного значения линейного напряжения источника питания. Напряжение на входных клеммах выпрямителяумножителя напряжения, представляющее собой сумму напряжений обмотки 3, конденсатора 19, обмотки 1 и конденсатора 20, в пять раз превышает амплитудное значение линейного напряжения, т.е. почти в девять раз амплитуду напряжения фазы источника. ..=Если к вентильно-конденсаторному выпрямителю-умножителю напряжения подключен разряженный накопительный конденсатор 10, то его заряд осуществляется через последовательно включенный с ним диод l l.

Ток заряда конденсатора 10 ограничивается дозирующими конденсаторами 18, 19 и 20, 21, величина емкости которых определяет скорость передачи энергии источника (т. е. величину зарядной мощности) в накопительный конденсатор.

В начале зарядного цикла напряжение обмотки 1, суммируясь в одном полупериоде с напряжением обмотки 2, осуществляет заряд конденсатора 10 по цепи: вентиль !7, обмотка l,вентиль 12, обмотка 2, диод 11.

В другом полупериоде напряжение обмотки 1, суммируясь с напряжением обмотки 3, заряжает конденсатор 10 по цели: обмотка 3, вентиль 14, вентиль 13, обмотка 1, вентиль 6, вентиль 15 и диод 11. Кроме того, напряжение обмотки 3, суммируясь с напряжением обмотки 2, осуществляет заряд конденсатора 10 по цепи: обмотка 3, вентиль 14, вентиль 13, вентиль 12, обмотка 2 и диод 11, Заряд по этим цепям осуществляется до напряжения, равного амплитудному значению линейного напряжения источника. В это же время емкостные дозаторы-конденсаторы 18 — 21, запасая в своем поле в течение одного полупериода изменения напряжения источника его энергию, в течение другого полупериода отдают эту энергию в накопительный конденсатор. Это накопление энергии емкостными дозаторами осуществляется при их заряде по цепям, рассмотренным выше. Разряд дозаторов производится при суммировании их напряжения с напряжением соответствующих фазовых обмоток источника. В конце зарядного цикла накопительный конденсатор заряжается под действием суммарного напряжения цепи: обмотка 3, конденсатор 19, обмотка 1, конденсатор 20. В результате напряжение на обкладках накопителя почти в девять раз превышает амплитудное значение фа-, зового напряжения источника. Если в качестве диода (вентиля) 11 использован тиристор, то при необходимости заряда накопителя до напряжения, меньшего, чем его максимальное значение, процесс заряда может быть прекращен путем выключения этого тиристора. В последнем случае выпрямитель-умножитель напряжения . работает в режиме хопостого хода, при котором перенапряжения в схеме не возникают.

Применение изобретения позволяет, ограничивая ток заряда накопительного конденсатора от трехфазного источника переменного тока дозирующими конденсаторами, осуществлять заряд накопителя с высоким КПД и практически постоянной мощностью при равномерной загрузке фаз источника, что обеспечивает улучшение удельны-. энергетических показателей устройства в целом.

Устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее источник переменного тока, двухполупериодный вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножи661731

Составитель Г. Смелова

Техред О. Луговая Корректор Н. Степ

Тираж 1050 Подписное

Редактор Л. Утехина

Заказ 2506/61

ЦНИИПИ 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 тель напряжения, вентили которого образуЮт две ветви, включенные параллельно последовательной цепочке из диода и накопительного конденсатора, каждая ветвь содержит по три диода, соединенных последовательно согласно, и по два конденсатора, один из которых подключен к положительной клемме выпрямителя и катоду вентиля анодной группы, а второй — к отрицательной клемме выпрямителя и аноду вентиля катодной группы, причем анод вентиля катодной группы первой ветви и катод вентиля анодной группы второй ветви соединены с началом и концом фазовой обмотки источника переменного тока, отличающееся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей, источник переменного тока выполнен трехфазным с отдельно выведенными фазовыми обмотками, при этом катод вентиля катодной группы первой ветви и катод вентиля катодной группы второй ветви соединены соответственно с началом и концом второй фазовой обмотки источника, начало третьей фазовой обмотки подключено к аноду вентиля анодной группы первой ветви, а конец — к аноду вентиля анодной группы второй ветви.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 372655, кл. Н 03 К 3/55, 1973.

2. Заявка № 2366392/18 — 21, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства-.