Источник стабилизированного тока
Патент 779993
Авторы
Источник стабилизированного тока
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<1»779993
* г
°
° (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 27,10.78 (21) 2677588/24 — 07 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5t)M. Кд.
6 Об F 3/06
Н 02 М 5/06
Гееудерствеииь и квинтет
СИР ао деаам изебретеиий и отерьпий
Опубликовано 15.11,80. Бюллетень Ж 42 (53) УДК 621.316. ..72 (088.8) Дата опубликования описания 15.11.80 (72) Авторы изобретения
Г. А, Генрих и В. Г. Турковекий (71) Заявитель
Львовский ордена Ленина политехнический институт е ф3 (54) ИСТОЧНИК СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ТОКА
Изобретение тносится к электротехнике.
Известен источник стабилизированного тока, содержащий две настроенные в резонанс на частоте источника напряжения цепочки, одна с дросселем, вторая с конденсаторной батареей, каждая из которых с одной стороны соединена с одним из выводов для подключения источника напряжения, вторые выводы цепочек соединены между собой, нх общая точка связана с двумя первичными обмотками согласующего трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключены выводы нагрузки (1).
Известен также источник стабилизированного тока, содержащий трехфазный источник напряжения с выведенной точкой нулевого потенциала, две цепочки иэ последовательно соединенных элементов, одна из дросселя и первой первичной обмотки согласующего трансформатора, а другая — .из его второй первичной обмотки и конденсатора, один вывод каждой иэ цепочек подключен к одному из фазных выводов источника напряжения, вторые выводы цепочек соединены между собой и их общая точка связана с выводом точки нулевого потенциала источника напряжения, причем дроссель и конденсатор настроены в резонанс на частоте источника напряжения (2).
Недостатком этих источников является большая установленная мощность реактивных элементов.
Цель изобретения — уменьшение установленной мощности дросселя и конденсатора.
Поставленная цель достигается тем, что между указанной общей точкой двух цепочек и выводом точки нулевого потенциала включен дополнительный источник напряжения. В качестве дополнительного источника напряжения использована вторичная обмотка трансформатора, первичная обмотка которого включена между третьим фазным выводом источника напряжения и выводом точки нулевого потенциала.
При выполнении источника напряжения в виде трансформатора, в качестве дополнительного источника напряжения использована его дополнительная вторичная обмотка.
На фиг. 1 представлена электрическая схема источника стабилизированного тока с подключенным источником ЭДС; на фиг. 2 — элект779993
3 рическая схема источника стабилизированного тока, питающего однофазную нагрузку с использованием в качестве источника ЭДС дополнительного трансформатора; на фиг. 3 — электрическая схема трехфазного источника стабитп»зированного тока, содержащего дополнительный трансформатор с обмотками, соединенными в "звезду";.на фиг, 4 — электрическая схема трехфазного источника стабилизированного тока, содержащего дополнительный трансформатор с обмотками, соединенными в "треугольник"; на фиг. 5 — представлена электрическая схема трехфазного источника стабилизированного тока с использованием в качестве источника ЭДС дополнительной вторичной обмотки питающего трансформатора; на фиг. 6 представлена векторная д»аграмма; на фиг. 7 представлен график зависимости суммарной удельной мощности реактивных элементов от величины ЭДС
Источник стабилизированного тока, представленный на фиг. 1,содержит конденсаторную батарею 1, дроссель 2 и трансформатор 3 с двумя первичными обмотками 4 и 5 и вторичной обмоткой 6, к которой подключена нагрузка 7 с изменяющимся сопротивлением. Источник питания имеет фазные вьводы 8 и 9 и 10 и вывод точки нулевого потенциала 11. Конденсаторная батарея 1 последовательно соединена с обмоткой 4, а дроссель 2 — с обмоткой 5 и подключены к выводам питающей сети, соответственно, 8 И 9. Два других вывода первичных обмоток 4 и 5 соединены в общую точку
12, а источник ЗДС включен между точкой нулевого потенциала 11 и общей точкой 12.
Направление вектора источника ЗДС 13 противоположно направлению вектора фазного напряжения фазы 10. В качестве точки нулевого потенциала 11 может быть использована введенная, нейтраль источника питании, либо искусственно созданная точка нулевого потенциала, образованная соответствующим соединением различных сетевых элементов, например обмоток трансформатора.
На фиг. 2 представлена электрическая схема источника и показано подключение дополнительного трансформатора 14 с первичной обмот кой 15 и вторичной обмоткой 16. В качестве точки нулевого потенциала использована вьведенная нейтраль питающей сети 17.
Первичная обмотка 15 включена на фаэное напряжение между выводами 10-17, а вторичная обмотка 16 включена между общей точкой 12 и вьводом нейтрали 17. Трансформатор 14 имеет шестую группу схемы соединения дбмоток.
На фиг, 3 прецставлена электрическая схема трехфазного источника тока, питающего нагрузку 7 через вентильный преобразователь 18.
Вторичные обмотки 16 одними выводами сое5
»Î
ЗО
40 .ф5
4 динены в "звезду", образуя точку нулевого потенциала 19, а друтими — подключены к общей точке 12, Первичные обмотки 15 также соединены в "звезду". Использованное включение нагрузки через преобразователь обеспечивает симметричную загрузку фаз источника тока, На фиг. 4 представлена электрическая схема источника стабилизированного тока, питающего трехфазную нагрузку, соединенную в "треугольник". Первичные обмотки 15 и вторичные обмотки 16 дополнительного трансформатора
14 соединены в "треугольник". Очевидно, я»то в данном случае к общим точкам 12 соседних фаз приложено линейное напряжение, представляющее собой сумму фазных напряжений (показанных на схеме пунктиром) относительно точки нулевого потенциала 11.
На фиг. 5 представлена электрическая схе- . ма источника тока для питания трехфазной нагрузки, с использованием в качестве источника ЭДС дополнительной вторичной обмотки питающего трансформатора 20. Этот трансформатор имеет первичные обмотки 21, соединенные в "треугольник" (или "звезду") и вторичные обмотки 22, соединенные, например, в "звезду", дополнительные обмотки 23, соединеннь»е, например, в"звезду". Вектор ЭДС обмотки 23 имеет фазовый сдвиг на 180 эл. град. по отношению к соответствующей ЗДС обмотки 22.
Подключение дополнителы»ых обмоток 23 к общим точкам 12 осуществляется так, чтобы направление вектора дополнительной ЭДС было противоположно направлению вектора фазного направления третьей фазы, т. е. той фазы, к которой не подключены реактивные элементы.
Включение источника ЭДС между точкой нулевого потенциала и общей точкой соединения ветвей с реактивными элементами позволяет значительно уменьшить минимальную величину суммарной удельной мощности реактивных элементов. Это обеспечивается тем, что включение ЭДС Е», »>, как следует из поясняющей векторной диаграммы, приведенной на фиг. 6„„ привод »т к изменению величины фазового сдвига между векторами напряжений U u
U» gg приложенными соответственно к ветви с конденсаторной батареи и к ветви с реактором. Для доказательства запишем выражения для тока в нагрузке Зд и тока в дросселе J„, считая, что трансформатор идеальный с одинаковым числом витков всех обмоток и в схеме выполнено условие резонанса (сопротивление дросселя х равно сопротивлению
Х конденсаторной батареи х = х = х »» х (z-6 <з.-9)
» ° гн ° 12-9, 0 ,1 = — u +u
». х лз8, » д) х х
5 77999 где 0 8 U — напряжения, приложенные к ветвям с конденсаторной батареей и дросселем; — активное сопротивление на 4 грузки. 5
В принятой системе координат, направления векторов которой показаны на фиг. 6, векторы приложенных напряжений можно выразить через их проекции, в комплексной плоскости:
Ui 8 (c+id) О, U>a-e = (— 1о) 1 > где с — проекция вектора на действительную ось; б проекция вектора на мнимую ось.
1$
С учетом этих выражений найдем мощность дросселя
S =1 = — (ХС вЂ” -d) +C г " н г г1
Ь L X (Х и мощность, выделяющуюся в нагрузке:
20 н p=3 г-4- — — С и н н х х
Источник стабилизированного тока, содержащий трехфазный источник напряжения с выведенной точкой нулевого потенциала, две цепочки из последовательно соединенных элементов,одна из дросселя и первой первичной обмотки согласующего трансформатора, другая — из его второй первичной обмотки и конденсатора, один вывод каждой из цепочек подключен к одному из фазных вьводов источника напряжения, вторые вьводы цепочек соединены между собой и их общая точка связана с выводом точки нулевого потенциала источника напряжения, причем дроссель и конденсатор настроены в резонанс на частоте источника напряжения, отличающийся тем, что,сцелью уменьшения установленной мощности дросселя и конденсатора, между указанной общей точ кой двух цепочек и выводом точки нулевого потенциала включен дополнительный источник напряжения.
2. Источник по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве дополнительного источника напряжения использована вторичная обмотка трансформатора, первичная обмотка которого включена между третьим фазным выводом источника напряжения и выводом точки нулевого потенциала.
3. Источник по п, 1, о т л и ч а ю- щ и йс я тем, что при выполнении источника напряжения в виде трансформатора в качестве
0,5-Е»
Учитьвая, что при активной нагрузке мощности реактора и конденсатора одинаковы, найдем величину суммарной удельной мощности реактивных элементов
SL+ Ь 4-С 1- - 4 cd„ + +aг+ с
"н 2c Y
) где
30 гн. Значение т, соответствующее минимуму мощности, найденное из уравнения ф ф Зф
=, равно:
Подставляя это выражение в предыдущее и учитывая, что s принятой системе координат относительная величина дополнительной ЭДС
Е" 0,5 — С, получим выражение, устанавливающее связь между минимум удельной мощности и величиной дополнительной ЭДС, Зависимость, построенная по данному выражению, представлена на фиг. 7. Оиа показывает, что включение дополнительной ЭДС между общей точкой соединения ветвей с реактивными элементами и точкой нулевого потенциала позволяет существенно уменьшить минимальную величину суммарной удельной мощности реактивных элементов. Как следует из вьппе приведенных выражений, при С-0 сопротивление нагрузки может быть равно се. Это означает, что при включении между
3 6 общей точкой и точкой нулевого потенциала дополнительной ЭДС величиной E" 6,5 установ ка допускает работу с разомкнутой цепью нагрузки, т. е. в режиме холостого хода.
Приведенные данные показывают, что дополнительная ЭДС, равная 5% фазного напряжения, уменьшают на 10% минимальную удельную мощность реактивных элементов, значительно улучшая этим технико-экономические пока;эатели источника стабилизированного тока. Это преимущество источника стабилизированного тока в наибольшей мере может быть реализовано при питании установок, характеризующихся изменением сопротивления нагрузки не в полном диапазоне — от нуля до номинального значения, а в ограниченном диапазоне.
Анализ режимов работы электротехнологических установок показывает, что большинство электрохимических и электрометаллургических процессов (в частности процессы электролитического рафинирования и электроэкстракции) характеризуются ограниченным диапазоном изменения сопротивления нагрузки, что позволяет использовать в качестве их источников питания предлагаемый источник стабилизированного тока.
Формула изобретения дополнитель ного источника напряжения использована его дополнительная вторичная обмотка.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе (779993
1. Авторское свидетельство СССР по заявке
Р 2340694/07, кл. 6 05 F 3/06, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке, Р 2576380, кл. G 05 F 3/06, 1978.
779993
Югй
0,2
Afar
Составитель Г. Рабинович
Техред Е. Гаврилешко Корректор М демчик
Редактор Н. Коляда
Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 9324/14 Тираж 956
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5