СИСТЕМА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

СИСТЕМА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ


RU (11) 2079958 (13) C1

(51) 6 H02M7/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4918431/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.03.12 
(45) Опубликовано: 1997.05.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Рогинский В.Ю. Электропитание радиоустройств. - Л.: Энергия, 1970, с. 46, рис. 2 - 2. 
(71) Заявитель(и): Государственный Макеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (UA) 
(72) Автор(ы): Колосюк Владимир Петрович[UA]; Колосюк Андрей Владимирович[UA] 
(73) Патентообладатель(и): Государственный Макеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (UA) 

(54) СИСТЕМА ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ 

Система для преобразования переменного тока в постоянный для питания нагрузки, содержащая трехфазный трансформатор и трехфазный вентильный выпрямитель, первые одноименные выводы вентилей которого соединены с соответствующими фазными выводами вторичной обмотки трансформатора, а вторые одноименные выводы вентилей выпрямителя соединены между собой, отличающаяся тем, что введены дополнительный вентиль и длинная линия, первые выводы проводов которой соединены со вторыми одноименными выводами вентилей выпрямителя и одним из фазных выводов вторичной обмотки трансформатора соответственно, а вторые выводы проводов длинной линии использованы в качестве выводов для подключения нагрузки, между которыми включен дополнительный вентиль таким образом, что вторые одноименные выводы вентилей выпрямителя соединены с тем из проводов длинной линии, к которому подключен одноименный вывод дополнительного вентиля. 3 ил., 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Техническое решение относится к области электротехники, а более конкретно к системам питания нагрузки постоянным (выпрямленным) током и может быть использовано для питания нагрузки, обладающей индуктивностью, а именно электродвигателей с последовательным возбуждением, применяемых для шахтных контактных электровозов и городского транспорта (трамваев, троллейбусов, метрополитена).

Известна система питания, содержащая трехфазный трансформатор и три вентиля (управляемых или неуправляемых), в которой все три вывода вторичной обмотки трансформатора подсоединены к анодам вентилей, катоды которых вместе и образуют один из выводов преобразователя, а вторым выводом является вывод от нулевой точки вторичной обмотки, соединенной в звезду (Рогинский В.Ю. Электропитание радиоустройств. Изд. 2-е, переработанное. Л. Энергия, 1970).

При известной схеме питания нельзя использовать ЭДС самоиндукции цепи нагрузки и за счет этого снизить энергопотребление ее от источника питания и улучшить энергетические параметры нагрузки при определенных параметрах системы питания. Этот недостаток обусловлен тем, что ЭДС самоиндукции действует в момент, когда нагрузка "отключается" от источника. Так, например, в системе питания с трехфазным однотактным выпрямителем ЭДС самоиндукции проявляется в момент отключения питания.

В основу изобретения поставлена задача создать такую систему для преобразования переменного тока в постоянный для питания нагрузки, которая бы позволила улучшить энергетические показатели индуктивной нагрузки за счет использования ЭДС самоиндукции последней в период пауз в электроснабжении.

Указанная задача решается за счет того, что система для преобразования переменного тока в постоянный для питания нагрузки, содержащая трехфазный трансформатор и трехфазный вентильный выпрямитель, первые одноименные выводы вентилей которого соединены с соответствующими выводами вторичной обмотки трансформатора, а вторые одноименный выводы вентилей соединены вместе, снабжена дополнительным вентилем и длинной линией, первые выводы проводов которой соединены с вторым одноименными выводами вентилей выпрямителя и одним из фазных проводов вторичной обмотки трансформатора соответственно, а вторые вывода проводов длинной линии использованы в качестве выводов для подключения нагрузки, между которыми включен дополнительный вентиль таким образом, что вторые одноименные выводы вентилей выпрямителя соединены с тем из проводов длинной линии, к которому подключен одноименный вывод дополнительного вентиля.

На фиг. 1 приведена схема реализации; на фиг. 2 диаграммы напряжения на выходе выпрямителя, тока выпрямителя и тока в нагрузке; на фиг. 3 - осциллограммы токов и напряжений.

Система содержит трехфазный трансформатор 1, к выходу вторичной обмотки которого подсоединены первые одноименные выводы 2, 3, 4 трехфазного вентильного выпрямителя 5, состоящего, например, из диодов 6, 7, 8, а его вторые одноименные выводы соединены между собой, образуя вывод 9; длинную линию 10, первые выводы проводов которой соединены с одноименными выводами выпрямителя, соединенными вместе, и с одним из фазных выводов вторичной обмотки трансформатора соответственно; дополнительный вентиль 11, который подключен таким образом, что вторые одноименные выводы вентилей выпрямителя соединены с тем из проводов длинной линии, к которому подключен одноименный вывод вентиля 11. Вторые выводы длинной линии предназначены для подключения нагрузки 12, активное сопротивление которой Rн, а индуктивное - Xн.

Система работает следующим образом. Выпрямительное напряжение на выходных зажимах 9 и 4 выпрямителя 5, к которым подсоединены длинная линия 10 и нагрузка 12, зашунтированная диодом 11, пульсирующее (см. фиг. 2б). В первую треть периода напряжения на нагрузке 12 формируется вентилем 6, который проводит ток при положительном значении линейного напряжения на зажимах 2 и 4 вторичной обмотки питающего трансформатора 1. Во вторую треть периода напряжение на нагрузке формируется вентилем 7, который проводит ток при положительном значении линейного напряжения на зажимах 3 и 4 питающего трансформатора. В последнюю треть периода выпрямленное напряжение на зажимах 4 и 9 отсутствует, поскольку в этот промежуток времени более положительным является линейное напряжение на зажимах 4 и 2 трансформатора и оно сказывается приложением встречно проводящему направлению вентилей 6 и 7, которые заперты. Поэтому напряжение на зажимах 9 и 4 действует в течение времени t1, а в течение времени t2 имеет место пауза. Среднее значение напряжения на выходе выпрямителя (заштрихованная область на фиг. 2б) определяется из соотношения:



где

Uл линейное напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора, В.

При Uл 380 В выпрямленное напряжение Uср. 250 В, т.е. такое же, как в известной схеме трехфазного однотактного выпрямителя, к которому нагрузка подсоединяется между соединенными вместе катодами трех вентилей и нулевой точкой вторичной обмотки питающего трехфазного трансформатора.

Поскольку в выпрямленном напряжении ежепериодно появляется пауза длительностью 1/3 периода промышленной частоты, это эквивалентно отключению источника на такую длительность (6,6 мс). Однако в цепи нагрузки 12 ток протекает и в течение паузы. Это объясняется тем, что в начале паузы, когда напряжение источника не действует, начинает действовать ЭДС самоиндукции E цепи нагрузки и в контуре, образованном нагрузкой 12 и вентилем 11, подсоединенным к ее зажимам, протекает затухающий во времени ток, зависящий от сопротивления нагрузки и коэффициента затухания и не зависящей от сопротивления длинной линии 10, посредством которой нагрузка подсоединена к выпрямителю 5.



Поэтому общий ток в цепи нагрузки Iн обусловлен не только током Iс, создаваемым источником, но и током Iв, создаваемым ЭДС самоиндукции. Среднее значение токов в цепи нагрузки (Iнс), в линии (Iос), создаваемого источником, в цепи вентиля 11 (Iвс), создаваемого ЭДС самоиндукцией, определяется из соотношений:







где

Um амплитуда линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора, В;

Z кажущееся сопротивление нагрузки, Ом; ;

Xн индуктивное сопротивление нагрузки, Ом; Xн= 2Lнf;

f частота следования сдвоенного импульса выпрямленного напряжения, f= 37,5 Гц;

коэффициент затухания, d = Rн/Xн.

Результаты расчетов, выполненные для тягового электродвигателя типа ЭТ-46 с параметрами Rдв 0,075 Ом, L 0,077 10-3 Гц, n 1320 об/мин в установившемся режиме, питание от трансформатора с напряжением вторичной обмотки Uл 380 В, приведены в таблице. Согласно данным, среднее за период значение тока, обусловленного напряжение источника, составляет 74% тока в цепи двигателя, а ток, обусловленный ЭДС самоиндукции, составляет 25%

С увеличением индуктивности ток Iв увеличивается, доля Iо в общем токе нагрузки уменьшается и только при Lн 0, когда нагрузка чисто активная Iо Iн, Iв 0.

Расчетные параметры находят подтверждение в осциллограмме токов тягового электродвигателя ЭДС-25, при n 720 об/мин и средним выпрямленном напряжении И 265 В в установившемся режиме (см. фиг. 4). На осциллограмме видно, что при средней токе в цепи двигателя 200 А ток в линии, обусловленный источником, равен 160 А, что составляет 80% тока двигателя, а ток вентиля 11 равен 47 А, что составляет 23,5% тока двигателя. Это свидетельствует о том, что ток в цепи двигателя непрерывный, хотя и пульсирующий. Уменьшение пульсации можно обеспечить включением в цепь нагрузки добавочной индуктивности.

Предлагаемая система для преобразования переменного тока в постоянный позволяет обеспечить необходимые характеристики нагрузки при меньшем потреблении энергии от источника по сравнению с известными системами, например системой с трехфазным однотактным выпрямителем для питания нагрузки. В предлагаемой системе используется ЭДС самоиндукции, отдающая энергию в нагрузку в то время, когда источник заперт и питание от него прервано. Важным свойством системы является то, что ток от источника, проходя по обмотке двигателя, обладающей индуктивностью, одновременно создает полезный эффект - вращающий момент и возбуждает ЭДС самоиндукции, значение которой тем больше, чем больше амплитуда тока или напряжения источника. С другой стороны, если в предлагаемой системе питания средний ток в линии от источника будет таким же, как в прототипе, то за счет тока, обусловленного ЭДС самоиндукции, вращающий момент (тяговое усилие) двигателя будет больше. Однако необходимо учитывать два ограничения: должен обеспечиваться режим непрерывного тока, а увеличение мощности в нагрузке должно быть большим, чем увеличение мощности потерь в меди и стали электродвигателя за счет пульсации тока в его обмотках и пульсации магнитного потока в стали полюсов и якоря. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Система для преобразования переменного тока в постоянный для питания нагрузки, содержащая трехфазный трансформатор и трехфазный вентильный выпрямитель, первые одноименные выводы вентилей которого соединены с соответствующими фазными выводами вторичной обмотки трансформатора, а вторые одноименные выводы вентилей выпрямителя соединены между собой, отличающаяся тем, что введены дополнительный вентиль и длинная линия, первые выводы проводов которой соединены с вторыми одноименными выводами вентилей выпрямителя и одним из фазных выводов вторичной обмотки трансформатора соответственно, а вторые выводы проводов длинной линии использованы в качестве выводов для подключения нагрузки, между которыми включен дополнительный вентиль таким образом, что вторые одноименные выводы вентилей выпрямителя соединены с тем из проводов длинной линии, к которому подключен одноименный вывод дополнительного вентиля.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru