Параметрический источник постоянного тока

 

Использование: изобретение может быть использовано в качестве стабилизированного источника питания для электротермических , электролизных и других электротехнологических установок. Сущность изобретения: устройство состоит из трехфазного трехстержневого реактора 1 с основными стабилизирующими обмотками 2-4 и двумя системами трехфазных вспомогательных обмоток 5-7 и 8-10, соединенных с основными по схемам правого и левого неравносторонних зигзагов: двух трехстержневых преобразовательных трансформаторов 12,13, сетевые обмотки 14-16 и 17-19 Х| 00 VJ Ю О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

)s Н 02 М 7/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4918530/07 (22) 07.02.91 (46) 15.12;92. Бюл. hL 46 (71) Завод-втуз при Норильском горно-металлургическом комбинате им.А.П.Завенягина и Научно-производственное объединение "Уралэлектротяжмаш" им.В.И.Ленина (72) Г.В.Иванов, А.Л.Амромин, В.Г.Иванов и

С.П. Раковский (56) Фишлер Я.Л. и др. Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок, М„Энергоатомиздат, 1989, стр.65, фиг,1 — 31, Авторское свидетельство СССР

N. 1403297, кл. Н 02 М 7/12, 1987. Ы„„1781799 А1 (54) ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Использование: изобретение может быть использовано в качестве стабилизированного источника питания для электротермических, электролизных и других электротехнологических установок. Сущность изобретения: устройство состоит из трехфазного трехстержневого реактора 1 с основными стабилизирующими обмотками

2-4 и двумя системами трехфазных вспомогательных обмоток 5 — 7 и 8-10, соединенных с основными по схемам правого и левого неравносторонних зигзагов; двух трехстержневых преобразовательных трансформаторов 12, 13, сетевые обмотки 14-16 и 17-19

1781799 которых выполнены с отпайками и подключены к соответствующим вспомогательным обмоткам 5-7 и 8-10; трех устройств 20-22, 23 — 25 и 60,61 для переключения отпаек под нагрузкой; четырех трехфазных вентильных мостов, входами подключенных к вентильным обмоткам 26 — 28 и 29-30 трансформаторов; компенсирующих обмоток 56, 57, расположенных на четвертых стержнях преобразовательных трансформаторов; компенсирующих конденсаторов 58, 59 и

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовой преобразовательной технике в качестве стабилизированного источника питания для электротермических, электролизных и дру- 5 гих электротехнологических установках, Известен параметрический источник тока, в котором сетевые обмотки преобразовательного трансформатора началами подключены к питающей сети, а концами 10 пофазно включены к выводам обмоток трех однофазных стабилизирующих реакторов и фазных конденсаторов стабилизирующей конденсаторной батареи, а свободные выводы последних подключены соответствен- 15 но к отстающей и опере>кающей фазам питающей сети по отношению к началам фазных сетевых обмоток трансформатора, В этом устройстве выпрямительные блоки выполнены по нулевой схеме "две об- 20 ратные звезды" с уравнительным реактором. Недостатком этой установки являются большие габариты трех однофазных стабилизирующих реакторов и батареи стабилизирующих конденсаторов, изменение 25 коэффициента мощности в сторону ухудшения при регулировании стабилизированного тока нагрузки в широких пределах, Известен также компенсированный преобразователь, содержащий также трех- 30 фазный преобразовательный трансформатор, который началами сетевой обмотки подключен к питающей сети, а концами пофазно последовательно подключен к трехфазной компенсирующей конденсаторной 35 батарее, свободные выходные выводы которой подключены к общим выводам трехфазного стабилизирующего реактора и стабилизирующей трехфазной конденсаторной батареи, имеющей равные индук- 40 тивные и емкостные сопротивления на частоте питающей сети, а свободные выводы обмоток стабилизирующего реактора и конденСаторов стабилизирующей конденстабилизирующей конденсаторной батареи

11. Наличие множества регулировочных отпаек у сетевых обмоток 14-16 и 17-19, компенсирующих обмоток 56, 57 и устройств

20-22, 23-25, 60, 61 для переключения отпаек под нагрузкой, позволяет регулировать стабилизированный ток нагрузки в широких пределах без потребления реактивной мощности из сети, улучшая тем самым энергетические показатели устройства. 1 ил. саторной батареи также подключены соответственно к отстающей и определяющей фазам питающей сети по отношению сетевых обмоток преобразовательного трансформатора, вентильные обмотки выполнены также по схеме "две обратные звезды" с уравнительным реактором и подключены к выпрямительным блокам, выполненным по нулевой схеме.

В этой установке по сравнению с предыдущей уменьшены габариты стабилизирующего реактора за счет совмещения трех однофазных реакторов в один трехфазный, а также за счет определенного выбора величины емкости компенсирующей батареи, обеспечивающей уменьшение суммарной конденсаторной мощности. Однако эта установка не лишена недостатков. В ней не предусмотрено регулирование стабилизированного тока нагрузки в широких пределах, Она имеет шестифазную пульсацию выпрямленного напряжения, что не всегда удовлетворяет требованиям технологических процессов, например, при получении качественных цветных металлов путем электролиза и других электрохимических процессов. Кроме того недостатками этой установки является наличие уравнительного реактора значительной мощности, по обмоткам которого протекает половина выпрямленного тока преобразователя, а также низкое использование преобразовательного трансформатора из-за необходимости наличия двух трехфазных вентильных обмоток для нулевой схемы преобразования.

Следующим существенным недостатком данной установки является возникновение аварийного режима при случайных о рывах цепи нагрузки постоянного гока об или при исчезновении одной из фаз питающей сети, т.к. эти причины вызывают короткое замыкание со стороны питающей сети для такого источника тока. Кроме того в вы1781799 прямительном блоке данной установки при 45 пробое вентиля в любом иэ плеч будут возникать двух- и трехфазные короткие замыкания вентильных обмоток, что может вызвать выход из строя здоровых вентилей двух других плеч. 50

В связи с этим приходится искусственно увеличивать сопротивления короткого замыкания преобразовательных трансформаторов для нулевых схем. Указанные недостатки приводят к существенному по- 55 вышению установленной мощности трансформаторного оборудования и снижению надежности данной установки, Целью изобретения является обеспечение стабилизации тока в нагрузке в широком диапазоне его регулирования, улучшение формы выходного напряжения, повышение надежности, улучшение массогабаритных и энергетических показателей.

В параметрическом источнике постоян- 5 ного тока, содержащем трехфазный стабилизирующий реактор, основные обмотки которого одними выводами соединены с входными выводами для подключения питающей сети, стабилизирующую конденса- 10 торную батарею, компенсирующие конденсаторы, а также основной преобразовательный блок, включающий преобразовательный трехфазный трансформатор, на трех стержнях магнитопровода которого, 15 расположены трехфазные сетевая и вентильная обмотки, и вентили, согласно изобретению. стабилизирующий реактор дополнительно снабжен двумя системами трехфазных вспомогательных обмоток, од- 20 ни выводы которых соединены со свободными выводами основных обмоток реактора по схемам, соответственно, правого и левого неравностороннего зигзага, конденсаторы стабилизирующей конденсаторной 25 батареи соединены в звезду, концы которой подключены к соответствующим общим точкам соединения основных и вспомогательных обмоток стабилизирующего реактора, магнитопровод трансформатора, основного 30 преобразовательного блока дополнительно снабжен четвертым стержнем, на котором расположена дополнительно введенная компенсирующая обмотка, выполненная с. отпайками от соответствующих частей ее 35 витков,.которая через дополнительно введенное первое устройство для переключения отпаек под нагрузкой зашунтирована одним из компенсирующих конденсаторов, трехфаэная сетевая обмотка преобразова- 40 тельного трансформатора соединена в звезду и выполнена в каждой фазе с отпайками от соответствующих частей ее витков и через дополнительно введенное второе устройство для переключения отпаек под нагрузкой соединена с трехфаэным входом преобразовательного блока, соединенным со свободными выводами одной иэ указанных систем вспомогательных обмоток стабилизирующего реактора, вентили соединены по схеме двух трехфазных выпрямительных мостов, соединенных по выходу постоянного тока параллельно, причем, начала и концы трехфазной вентильной обмотки преобразовательного трансформатора подключены к диагоналям переменного тока соответствующих выпрямительных мостов, общие точки соединения анодных и катодных групп вентилей которых образуют выходные выводы для подключения нагрузки, и дополнительно введен идентичный основному дополнительный преобразовательный блок, соединенный по выходу параллельно с основным, причем трехфазный вход дополнительного преобразовательного блока соединен со свободными выводами другой системы вспомогательных обмоток стабилизирующего реактора.

В предлагаемом устройстве включение вспомогательных обмоток трехфазного реактора позволяет создавать сдвиг фаз между напряжениями сетевых обмоток четырехстержневых преобразовательных трансформаторов ЗОО, что обеспечивает 12ти фазную пульсацию выпрямленного напряжения преобразователя, одновременно существенно уменьшаются относительная установленная мощность трехфазного реактора по отношению к выходной мощности преобразователя, чем в прототипе.

Наличие большого количества регулировочных отпаек у сетевых и компенсирующих обмоток и устройств для переключения отпаек под нагрузкой специальных четырехстержневых трансформаторов позволяет регулировать стабилизированный ток нагрузки в широких пределах без потребления реактивной мощности из сети, улучшая тем самым энергетические показатели устройства, Наличие четвертых стержней у преобразовательных трансформаторов создает путь для замыкания потоков нулевой последовательности кратным путем и тем самым обеспечивается продолжительность работы вентилей трехфазных мостов в течение 1/, части периода без применения громоздких двухфазных уравнительных реакторов. Причем масса вентильных обмоток в каждом преобразовательном трансформаторе заявляемого устройства уменьшается в 2 раз по сравнению с общей массой двух вентильных обмоток в прототипе, что позволяет

1781799 уменьшить установленную мощность транс- сд ф 30 форматорного оборудования. Кроме того 6 двиг аз по ме нап яж г, в тевых обмоток 14- J6 и 17-19, и соотв жду р ениями сепредлагаемом устройстве осуществляетс

6 —,, оответстглубокое ограничение аварийных токов пр б я венно вентильных обмоток 26-28 — 8 и 29-31 пробое вентилей в любом из плеч 5 13, и прео разовательных т анс р форматоров 12 и ч за счет 3, что обеспечивает 12-ти фазны наличия в аварийном контуре большого со- и еоб ф зныи режим о- преобразования трехфаэными мостами, выивления нулевой последовательности i полненными на вентилях 32-37, 38-43 44хyg,à также исключаются аварийные режим 49 50 — 55. H при случайных исчезновениях одной ф 1 в т

ы, — . аличие четве тых сети или при обрыве цепи постоянного ток 10 азы магнитопроводов и еоб азоват р р в тельных что позволяет существенно повь с а, трансформаторов 12 и 13 со р оздает путь для дежность устройства, 1 ить на- замыкания магн итного потока третьих гармоник. В результате напряжения на о мотНа чертеже представлена принципи- ках 26-28 и 29-31 обмотальная схема устройства. ках — 8 и 29-31, кроме основной

Параметрический источ уду д р GTb третьи гapMQгармоники б т со е ж ник посто- ники, кото ые вы ав янного zowa copepxpz T е ф стержневой реакто 1 с о р х азныи трех- значения нап ряжении параллельно работатор с основными . ющих: вентильных обмоток 26-28 и 29стабилизирующими обмотками 2 — 4 и двумя Э ток — и 9-31. системами трехфазных вспомбгательных и оп скан — то создает условие ля о д дновременного б мото 5-7 8-10 ток — и —, включенными к выво- 20 четы ех т ехфа н х дам основных обмоток по х р р фазных мостах в междукоммук по схеме в правые и тационном интервале. П и эт левые неравносторонние зигзаги ст б р е. ри этом продолжиги, ста или- тельность поаводимости ве

3 р а трехфаэная î ðå ñà б - 0 б у торная а- составлять 120О б я в звезду и своими фазных уравнительных еакто ов. выводами подключенная к общим точ .25 соединения основных и вcïîìo а м точкам . да вентильного тока б ет уд составлять .1/4 обмоток трехфазного еакт 1 в помогательных часть вып ямленн р ого тока установки. Потоные четырехстержневые пре б реактора . трехфаз- ки третьей га моники т р рех основных стерж.ные трансформаторы 12 13 и ео раэователь- ней четы ехсте жн р р евых трансформаторов обмотками 14-16 и 17 — 19, и с сетевыми 12, 13, и охо я ми — и —, имеющими боль- 30 д т наво ить ЭД

3, проходя по четвертому стержню, бушое количество ег пи ов у д ЭДС третьеи гармоники в комво регулировочных отпаек и пенсирующих обмотках 56, 57 к подключенными к выходным выводам вспотках,, которые могательных обмоток трехфа - ру щ подключены своими выв одами на компенси ысаторы 58 и 59 через ойх аэного реакто- рующие кон ен переключения отпаек под нагрузкой вен- 35 Нап яжения н — 5. для ства переключения по наг тильнь1ми бмотками 26-28 29-31 ченными соответственно и —, вклю- торах 58 и 59, т анс р сформируясь через конур утации вен> A обеспечивают между выводами т ы комм тока трехфаэных вентильных их искусственн ю комм т мостов, собранных на в 32- 3 вентилях -4 и 44- дит к повышению коэ и и н у нную коммутацию, что приво55 компенсирующими обмотками 56 57 40 четвертых стержнях магнитопроводов перм, на установки, близкой к едини е. Для б ц.Д яо еспевого и второго трансформаторов и чения стабилизации выхо н г д о о тока пара ми большое количество отпаек и т ех а 1, имеющи- метры стабилизи ю их о ру щ бмоток 2-4 отпаек трехфазного реактора „батареи стабили

1ных своими выводами к компен- зи ю их кон сирующим конденсата 58 59 рующих конденсаторов 11 должны выбиен аторам и через ус- 45 раться из условия тройства 60, 61 переключения отпаек под нагрузкой, Катоды вентилей 32-34, 38-40, (1+К) = — "С

44-46, 50-52 обьединены в общую точку и где L1 — ин ктив образуют положительны и где 1 — индуктивность одной иэ стабилизиныи выходной вывод рующих обмоток 2-4;

62, а аноды вентилей 35-37, 41-43, 47-49, 50 С вЂ” ем

53- 55 обьедине б нены в о щую точку и образу- реи 11; — емкость одного конденсатора батают отрицательный выходной вывод 63 пара- М метрического источника постоянного тока.

Kc - — — коэффициент оээимоинУстройство работает следующим обЬ и разом. При подключении ст у ройства к 55 дуктивной связи между стабилизи ю ими питающей сети за счет соединения вспомо- обмотками 2 — 4 и в э илизирующими гат льных б 5 — 7 8-1" ток — и — 0 трехфазного ками 5-10. реактора 1 в правые и левые неравносто-. При таком по б р е зигзаги по отношению основных лизирующ под оре параметров стабистабилизирующих обмоток 2-4 возникает 14-16 17-19 их элементов сетевые обмот отки т — и — трансформаторов 12, 13 запи1781799

Составитель Г,Иванов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С,Патрушева

Редактор

Заказ 4280 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 тываются от источника с неизменным током в нагрузке. Неизменность тока в сетевых обмотках 14 — 16 и 17 — 19 обеспечивает стабилизацию выпрямленного тока в нагрузке при изменении сопротивления нагрузки в 5 широких пределах. Регулирование тока в нагрузке осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации между сетевыми 14-16, 17 — 19 и вентильными 26 — 28, 29 — 31 обмотками с помощью устройств 20- 10

22 и 23 — 25 переключения под нагрузкой регулировочных отпаек сетевых обмоток, при этом в сетевых обмотках сохраняется неизменный ток. Одновременно с переключением отпаек на сетевых обмотках 15 переключающими устройствами 20-22 и

23-25 происходит переключение регулировочных отпаек на компенсирующих обмотках 56 — 57 с помощью переключающих устройств 60 и 61, и тем самым поддержива- 20 ется высокий коэффициент мощности установки при глубоком регулировании стабилизированного тока нагрузки.

Формула изобретения

Параметрический источник постоянно- 25 го тока, содержащий трехфазный стабилизирующий реактор, основные обмотки которого одними выводами соединены с входными выводами для подключения питающей сети, стабилизирующую конденса- 30 торную батарею, компенсирующие конденсаторы, а также основной преобразовательный блок, включающий преобразовательный трехфазный трансформатор, на трех стержнях магнитопровода которого 35 расположены трехфаэные сетевая и вентильные обмотки, и вентили, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения стабилизации тока в цепи нагрузки в широком диапазоне его регулирования, улучше- 40 ния формы выходного напряжения, повышения надежности и улучшения массогабаритных и энергетических показателей, стабилизирующий реактор дополнительно снабжен двумя системами трехфаэных 45 вспомогательных обмоток. одни выводы которых соединены со свободными выводами основных обмоток реактора по схемам, соответственно правого и левого неравносторонних зигзагов, конденсаторы стабилизирующей конденсаторной батареи соединены в звезду, концы которой подключены к соответствующим общим точкам соединения основных и вспомогательных обмоток стабилизирующего реактора, магнитопровод трансформатора основного преобразовательного блока дополнительно снабжен четвертым стержнем, на котором расположена дополнительно введенная компенсирующая обмотка, выполненная с отпайками от с1еответствующих частей ее витков, которая через дополнительно введенное первое устройство для переключения отпаек под нагрузкой зашунтирована одним из компенсирующих конденсаторов, трехфаэная сетевая обмотка преобразовательного трансформатора соединена в звезду и выполнена в каждой фазе с отпайками от соответствующих частей ее витков и через дополнительно введенное второе устройство для переключения отпаек под нагрузкой соединена с трехфазным входом преобразовательного блока, соединенным со свободными выводами одной из указанных систем вспомогательных обмоток стабилизирущего реактора, вентили соединены по схеме двух трехфазных выпрямительных мостов, соединенных по выходу постоянного тока параллельно, причем начала и концы трехфазной вентильной обмотки преобразовательного трансформатора подключены к диагоналям переменного тока соответствующих выпрямительных мостов, общие точки соединения анодных и катодных групп вентилей которых образуют выходные выводы для подключения нагрузки, и дополнительно введен идентичный основномудополнительный преобразовательный блок, соединенный по выходу параллельно с основным, причем трехфазный вход дополнительного преобразовательного блока соединен со свободными выводами другой системы вспомогательных обмоток стабилизирующего реактора.