Устройство для стабилизации электрической мощности

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения - повышение КПД и качества стабилизации. Трансформатор 1 выполнен с одной первичной обмоткой 2 и двумя вторичными обмотками 3, имеет линейную магнитную систему. Для каждой фазы устройства на первичной стороне последовательно с обмоткой 2 включен конденсатор 4, а между общим выводом вторичных обмоток 3 и одним из выходных выводов устройства - конденсатор 5. При определенном соотношении имеющихся в устройстве реактивных сопротивлений и активного сопротивления нагрузки 6 потребляемая в последней мощность остается примерно постоянной в диапазоне изменения нагрузки от минимального сопротивления R_{н мин}, до сопротивления γR_{н мин},, где γ - коэффициент кратности изменения нагрузки 6. Упрощенная конструкция трансформатора 1 предопределяет пониженные потери активной мощности в его стали. 7 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации питания электрических цепей, заряда накопительных конденсаторов, электроснабжения плазмохимических установок и т. д. Целью изобретения является повышение КПД и качества стабилизации. На фиг. 1 6 приведены принципиальные электрические схемы трехфазного исполнения описываемого устройства с различными вариантами соединения вторичных обмоток трансформатора; на фиг. 7 графики, иллюстрирующие стабилизацию электрической мощности на нескольких ее уровнях. Устройство содержит трехфазный трансформатор (трехфазную линейную магнитную систему с вебер-амперной характеристикой) 1. На каждой фазе магнитопровода расположена одна первичная обмотка 2 и две вторичные обмотки 3. Последовательно с первичной обмоткой 2 включен первый конденсатор 4, изображенный на схеме в виде емкостного сопротивления. Второй конденсатор 5, также изображенный на схеме в виде емкостного сопротивления, включен между общим выводом вторичных обмоток 3 трансформатора 1 и одним из выходных выводов устройства, предназначенных для подключения активной нагрузки 6. Позициями 7 на схеме обозначены отдельные фазы источника питания. Устройство работает следующим образом. Фазное питающее напряжение Е_п от источника 7 питания подается на последовательно соединенные первичную обмотку 2 трансформатора 1 и конденсатор 4. Электромагнитная энергия, трансформирующаяся на вторичную сторону, перераспределяется между нагрузкой 6 и конденсатором 5. Параметры электрической схемы выбираются таким образом, чтобы при изменении сопротивления R_н нагрузки 6, например, в меньшую сторону, ток в ней увеличивался, а напряжение уменьшалось. Произведение тока на напряжение в нагрузке 6 остается в этом случае величиной постоянной на определенном интервале изменения сопротивления нагрузки 6. С помощью несложных аналитических соотношений можно показать, что мощность P_н, выделяемая в нагрузке 6, например, для схемы на фиг. 1, определяется как где K₁ коэффициент трансформации трансформатора 1; x₄, x₅ емкостные сопротивления конденсаторов 4, 5. Входящий в знаменатель данного выражения сомножитель является суммой двух функций сопротивления R_н, из которых функция представляет собой прямую, проходящую через начало координат с угловым коэффициентом а функция гиперболу. На определенном участке между минимальным сопротивлением R_{н мин} нагрузки 6 и сопротивлением γR_нмин γ коэффициент кратности изменения нагрузки 6) сомножитель а вместе с ним и мощность P_н остаются примерно постоянными. Таким образом, для осуществления стабилизации мощности на указанном интервале изменения сопротивления R_н необходимо соблюсти соотношение Из графиков, построенных на фиг. 7 для конкретных параметров описываемого устройства, видно, что каждому значению емкостного сопротивления x₅ соответствует свой интервал изменения сопротивления R_{н мин}_γR_{н мин} нагрузки 6 и уровень мощности, выделяющейся в нагрузке 6. При этом качество стабилизации мощности является достаточно высоким, а потери активной мощности в стали трансформатора низкими. Указанный эффект достигается и при введении в устройство вместо конденсатора 5 дросселя с индуктивным сопротивлением, равным по модулю емкостному сопротивлению конденсатора 5.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации электрической мощности, содержащее трансформатор с первичной и вторичной обмотками, входные и выходные выводы, предназначенные для подключения соответственно источника питания и нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и качества стабилизации, в него введены два конденсатора, а трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, причем обе вторичные обмотки трансформатора соединены последовательно между выходными выводами устройства, первый конденсатор включен в цепь соединения первичной обмотки с входными выводами устройства, а второй конденсатор между общим выводом вторичных обмоток и одним из выходных выводов устройства, емкостное сопротивление первого конденсатора выбрано равным индуктивному сопротивлению первичной обмотки, а емкостное сопротивление второго конденсатора произведению где R_{н мин} минимальное сопротивление нагрузки; γ коэффициент кратности изменения нагрузки;
C коэффициент, характеризующий схему соединения вторичных обмоток трансформатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.10.1995

Номер и год публикации бюллетеня: 30-1998

Извещение опубликовано: 27.10.1998        

---