ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОЙ МОЩНОСТИ

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОЙ МОЩНОСТИ


RU (11) 2025876 (13) C1

(51) 5 H02M7/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5018155/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.09.06 
(45) Опубликовано: 1994.12.30 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Глухов Д.Я. Управление внешней характеристикой преобразователей с продольными реактивностями, питающей высоковольтную плазменно-дуговую нагрузку. Энергетика. Известия высших учебных заведений, N 1, 1988, с.27-30. 2. Авторское свидетельство СССР N 1336177, кл. H 02M 7/02, опублик.1987. 
(71) Заявитель(и): Александров Михаил Михайлович; Горбачев Модест Николаевич; Дыхненко Александр Иванович 
(72) Автор(ы): Александров Михаил Михайлович; Горбачев Модест Николаевич; Дыхненко Александр Иванович 
(73) Патентообладатель(и): Александров Михаил Михайлович; Горбачев Модест Николаевич; Дыхненко Александр Иванович 

(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОЙ МОЩНОСТИ 

Изобретение может быть использовано в источниках питания электротехнологических нагрузок, требующих постоянства подводимой к ним мощности при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах. Сущность изобретения: источник питания содержит индуктивно-емкостный преобразователь (ИЕП) из дросселя, состоящего из двух равных частей 1, соединенных согласно-последовательно и расположенных на разных стержнях магнитопровода, и конденсатора 2, имеющих равное реактивное сопротивление на частоте питающей сети, выпрямительные диоды 4. Каждая часть обмотки дросселя дополнительно снабжена обмоткой 3 подмагничивания, включенной встречно по отношению к этой части, расположенной с ней на том же стержне магнитопровода и подключенной одним выводом к аноду (катоду) соответствующего диода 4, а другим - к нагрузке 5. Свободные выводы катодов (анодов) диодов 4 подключены к соответствующим общим точкам соединения дросселя и конденсатора ИЕП, свободные выводы которых соединены с входными выводами для подключения соответствующих фаз питающей сети. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания электротехнологических нагрузок, требующих постоянства подводимой к ним мощности при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах (например, для питания электрических печей, мощных газоразрядных ламп, ламп накачки твердотелых лазеров, магнетронов для напыления металлов в вакуумных камерах и др.).

Известны системы электропитания с продольными реактивностями [1] для стабилизации мощности, потребляемой нагрузкой. Источник питания содержит трансформатор, продольную реактивность (дроссель, состоящий из двух частей: базовой нерегулируемой и регулируемой) и выпрямительный мост. Продольные реактивности включены на входе выпрямительного моста. Регулируемый дроссель имеет меньшую индуктивность, чем базовый, регулирование осуществляется с помощью тиристорного ключа. В источнике с продольными реактивностями рабочий режим соответствует средней части внешней характеристики, что обеспечивает его близость к режиму постоянной мощности.

Основным недостатком такого источника питания является ограниченный диапазон регулирования, который является следствием того, что оптимальный режим достигается лишь в средней части рабочей характеристики. Другим недостатком является наличие тиристорного ключа с соответствующей системой управления, что снижает надежность работы источника.

Известен также источник питания емкостного накопителя энергии постоянной мощностью [2] . Он содержит каскадно соединенные источник питания, преобразователь напряжения, индуктивно-емкостный преобразователь, подключенный к выпрямителю, а также второй выпрямитель, подключенный выходом согласно-параллельно выходу первого выпрямителя, питание которого осуществлено от вспомогательного трансформатора, первичная обмотка которого включена между одним из выходных зажимов преобразователя напряжения и соответствующим входным зажимом индуктивно-емкостного преобразователя. Вторичная обмотка вспомогательного трансформатора подключена к входу второго выпрямителя.

Недостатком такого источника питания является наличие двух трансформаторов, согласующего индуктивно-емкостного преобразователя и вспомогательного трансформатора, а также двух выпрямительных мостов, что приводит к ухудшению массогабаритных показателей и снижению коэффициента мощности, так как нагрузка вспомогательного трансформатора изменяется в широких пределах.

Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и повышение коэффициента мощности источника питания постоянной мощности, содержащего индуктивно-емкостный преобразователь, состоящий m цепочек последовательно соединенных конденсаторов и дросселей, настроенных в резонанс на частоте питающей сети, и содержащего m диодных цепочек.

Цель достигается за счет того, что обмотка дросселя каждой цепочки индуктивно-емкостного преобразователя выполнена в виде двух равных частей, соединенных согласно-последовательно и расположенных на разных стержнях магнитопровода, и каждая часть обмотки дросселя дополнительно снабжена обмоткой подмагничивания, включенной встречно по отношению к этой части и расположенной с ней на том же стержне магнитопровода, причем каждая из указанных цепочек индуктивно-емкостного преобразователя включена между входными выводами для подключения соответствующей фазы питающей сети, общая точка соединения дросселя и конденсатора каждой цепочки подключена к общей точке соединения диодов одной из соответствующих диодных цепочек, свободный вывод анода одного из диодов, который через обмотку подмагничивания, принадлежащую одной части дросселя данной цепочки, соединен с одним из выходных выводов, а свободный вывод катода данного диода через обмотку подмагничивания, принадлежащую другой части дросселя той же цепочки, соединен с другим выходным выводом.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый источник отличается новым соотношением и взаиморасположением элементов, а также меньшим числом элементов по сравнению с прототипом. Таким образом, он соответствует критерию изобретения "новизна".

Выполнение дросселя индуктивно-емкостного преобразователя в виде двух равных частей с обмотками подмагничивания, включенными встречно-последовательно и введенными в плечи выпрямительного моста, позволяет исключить дополнительный трансформатор и второй выпрямительный мост, а также повысить коэффициент мощности, так как в прототипе трансформатор с жесткой внешней характеристикой работает в режиме, которому соответствует широкий диапазон изменения параметров нагрузки.

Выполнение индуктивно-емкостного преобразователя с обмотками подмагничивания, включенными встречно-последовательно в плечи выпрямительного моста, обеспечивает характеристику источника мощности без использования дополнительного комплекта электрооборудования, в который входит трансформатор и выпрямительный мост.

Сравнение заявляемого решения с другими аналогичными техническими решениями показывает, что дроссели переменного тока с обмотками подмагничивания известны и используются на практике в системах электропитания. Однако при их введении в указанной связи совместно с остальными элементами в заявляемый источник, вышеуказанные обмотки обусловливают новые свойства, в результате чего формируется внешняя характеристика источника мощности. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Предлагаемый источник питания постоянной мощности, однофазная схема которого приведена на фиг.1, содержит дроссель индуктивно-емкостного преобразователя (ИЕП), состоящий из двух равных частей 1, и конденсатор 2, имеющие равное реактивное сопротивление на частоте питающей сети. Обмотки 3 подмагничивания, включенные последовательно-встречно обмоткам переменного тока дросселей ИЕП, введены в плечи 4 после диодов выпрямительного моста и подключены одним выводом соответственно к аноду (катоду) диодов, а другим - к нагрузке 5.

На фиг. 2 представлен трехфазный вариант (трехфазная схема) источника постоянной мощности. Источник содержит в каждой фазе дроссели, состоящие из двух равных частей 1, и конденсаторы 2, имеющие равное реактивное сопротивление на частоте питающей сети. Обмотки 3 подмагничивания этих дросселей введены последовательно-встречно в каждую фазу выпрямительного моста 4 и подключены одним выводом к аноду в анодной вентильной группе (к катоду в катодной вентильной группе), а другим - к нагрузке 5.

Источник питания работает следующим образом.

Дроссель 1 и конденсатор 2, настроенные в резонанс на частоте питающей сети, формируют на выходе источника питания характеристику источника тока, а постоянная составляющая выпрямленного однополупериодного тока, протекающего в обмотках, включенных в плечи выпрямительного моста, создает положительную обратную связь: чем больше ток в нагрузке, тем больше ток в обмотке, включенной в соответствующее плечо выпрямительного моста, подмагничивающий сердечники дросселей ИЕП, изменяя тем самым их магнитную проницаемость и формируя таким образом внешнюю характеристику источника постоянной мощности. При этом уменьшение индуктивности рабочих обмоток дросселей ИЕП за счет подмагничивания относительно ее резонансного значения приводит к увеличению тока по нелинейному закону при одновременном симметричном изменении индуктивности, выполненной конструктивно из двух равных частей.

Поскольку зависимость действующего значения тока в рабочих обмотках дросселей от изменения их индуктивности носит нелинейный (гиперболический) характер, то, следовательно, целесообразно изменять уровень тока нагрузки за счет изменения сопротивления индуктивных элементов преобразователя путем их симметричного подмагничивания в сторону уменьшения этого сопротивления относительно его значения, равного резонансному.

На фиг.3 представлены экспериментальная внешняя характеристика 6 предлагаемого источника питания и соответствующая теоретическая характеристика 7 источника питания постоянной мощности.

Таким образом, по сравнению с прототипом изобретение позволяет получить характеристику источника мощности без наличия дополнительного трансформатора с жесткой внешней характеристикой и дополнительного выпрямительного моста, за счет чего достигается существенное улучшение массогабаритных показателей источника питания.

Исключение дополнительного трансформатора по сравнению с устройством-прототипом позволяет одновременно повысить коэффициент мощности источника питания, так как нагрузка дополнительного трансформатора изменяется в широких пределах, снижая тем самым коэффициент мощности источника. Кроме того, в предлагаемом источнике снижены коммутационные помехи выпрямителя за счет включения обмоток дросселя в плечи выпрямительного моста, в результате чего происходит ограничение коммутационного тока благодаря индуктивности рассеяния дросселя.

Результаты проведенных экспериментальных исследований полностью подтверждают достоверность, эффективность и новизну предложенного технического решения.

Устройство, реализующее изобретение, использовано при создании источника питания электродуговой нагрузки. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОЙ МОЩНОСТИ, содержащий входные выводы для подключения соответствующих фаз m-фазной питающей сети, индуктивно-емкостной преобразователь, состоящий из m цепочек, каждая из которых состоит из настроенных в резонанс при частоте питающей сети последовательно соединенных расположенной на магнитопроводе обмотки дросселя и конденсатора, а также m диодных цепочек из последовательно соединенных двух диодов каждая, и выходные выводы для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и повышения коэффициента мощности, обмотка дросселя каждой цепочки индуктивно-емкостного преобразователя выполнена в виде двух равных частей, соединенных согласно последовательно и расположенных на разных стержнях магнитопровода, и каждая часть обмотки дросселя дополнительно снабжена обмоткой подмагничивания, включенной встречно по отношению к этой части и расположенной с ней на том же стержне магнитопровода, причем каждая из указанных цепочек индуктивно-емкостного преобразователя включена между входными выводами для подключения соответствующей фазы питающей сети, общая точка соединения дросселя и конденсатора каждой цепочки подключена к общей точке соединения диодов одной из соответствующих диодных цепочек, свободный вывод анода одного из диодов которой через обмотку подмагничивания, принадлежащую одной части дросселя данной цепочки, соединен с одним из выходых выводов, а свободный вывод катода другого диода через обмотку подмагничивания, принадлежащую другой части дросселя той же цепочки, соединен с другим выходным выводом.




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