Параметрический источник тока

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение в параметрических источниках тока, предназначенных для преобразования переменного тока промышленной частоты в стабилизированный постоянный ток, для питания электролизеров в цветной металлургии и вакуумных дуговых печах для плавки титана. Изобретением решается задача создания параметрического источника тока, характеризующегося повышенной эксплуатационной надежностью благодаря равномерному распределению тока между соответствующими парами преобразовательных секций и между ветвями уравнительного реактора. Для решения поставленной задачи в параметрическом источнике тока, содержащем, по крайней мере, один трехфазный реактор, трехфазную конденсаторную батарею и преобразователь, имеющий n пар преобразовательных секций, и преобразовательный трансформатор, содержащий n уравнительных реакторов и n пар частей вентильной обмотки, одна часть из которых в каждой паре соединена в прямую звезду и подсоединена к вводам с нечетными номерами а₁, b₃, c₅, а другая часть соединена в обратную звезду и подсоединена к вводам с четными номерами а₄, b₆, c₂, нейтрали каждой пары соединены со своим уравнительным реактором, при этом каждый ввод одной фазы части, соединенной в прямую звезду, расположен рядом с вводом части, соединенной в обратную звезду, и вводы каждой части размещены оппозитно с шинами, подключенными к соответствующим нечетным и четным преобразовательным секциям, предложено согласно настоящему изобретению вводы фаз а и с одной из звезд соединить с шинами, размещенными оппозитно с вводами фаз с и а, где n - целое число ≥ 1. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может найти применение в параметрических источниках тока (ПИТ), предназначенных для преобразования переменного тока промышленной частоты в стабилизированный постоянный ток, для питания электролизеров в цветной металлургии и вакуумных дуговых печах для плавки титана.

Известен параметрический источник тока, содержащий по крайней мере один трехфазный реактор, трехфазную конденсаторную батарею и преобразователь, имеющий n пар преобразовательных секций, и преобразовательный трансформатор, содержащий сетевую обмотку, n уравнительных реакторов и n пар частей вентильной обмотки, одна часть из которых в каждой паре соединена в прямую звезду и подсоединена к вводам с нечетными номерами a₁, b₃, c₅, соединенными с вентилями нечетной преобразовательной секции, а другая часть соединена в обратную звезду и подсоединена к вводам с четными номерами a₄, b₆, c₂, соединенными с вентилями четной преобразовательной секции, нейтрали каждой пары соединены со своим уравнительным реактором, при этом каждый ввод одной фазы части, соединенной в прямую звезду, расположен рядом с вводом части, соединенной в обратную звезду, и вводы каждой части размещены оппозитно с шинами, соединяющими каждую фазу прямой и обратной звезд с соответствующим вентилем преобразовательной секции, где n - целое число ≥ 1 [1].

Указанный параметрический источник тока характеризуется низкой эксплуатационной надежностью вследствие неравномерного деления тока между соответствующими парами преобразовательных секций и между ветвями каждого уравнительного реактора, что приводит к ограничению его нагрузочной способности.

Изобретением решается задача создания параметрического источника тока, характеризующегося повышенной эксплуатационной надежностью благодаря равномерному распределению тока между соответствующими парами преобразовательных секций и между ветвями каждого уравнительного реактора.

Для решения поставленной задачи в параметрическом источнике тока, содержащем по крайней мере один трехфазный реактор, трехфазную конденсаторную батарею и преобразователь, имеющий n пар преобразовательных секций, и преобразовательный трансформатор, содержащий сетевую обмотку, n уравнительных реакторов и n пар частей вентильной обмотки, одна часть из которых в каждой паре соединена в прямую звезду и подсоединена к вводам с нечетными номерами a₁, b₃, c₅, соединенными с вентилями нечетной преобразовательной секции, а другая часть соединена в обратную звезду и подсоединена к вводам с четными номерами a₄, b₆, c₂, соединенными с вентилями четной преобразовательной секции, нейтрали каждой пары соединены со своим уравнительным реактором, при этом каждый ввод одной фазы части, соединенной в прямую звезду, расположен рядом с вводом части, соединенной в обратную звезду, и вводы каждой части размещены оппозитно с шинами, соединяющими каждую фазу прямой и обратной звезды с соответствующим вентилем преобразовательной секции, предложено согласно настоящему изобретению вводы фаз a и c одной из звезд соединить с шинами, размещенными оппозитно с вводами фаз c и a, где n - целое число ≥ 1.

Изобретение поясняется фиг. 1 и 2, на которых схематично изображен заявляемый параметрический источник тока, вентильная обмотка трансформатора которого имеет n = 2 пар частей: на фиг. 1 - общий вид параметрического источника тока, на фиг. 2 - схема его соединений.

Параметрический источник тока содержит трехфазный реактор с фазами 1, 2, 3, трехфазную конденсаторную батарею с фазами 4, 5, 6.

Преобразователь содержит трехфазный трансформатор, на стержнях которого размещены фазы 7, 8, 9 сетевой обмотки. Вентильная обмотка состоит из фаз 10 - 21, причем фазы 10 - 15 образуют части, соединенные в прямые звезды, а части 16 - 21 образуют части, соединенные в обратные звезды.

Одна пара частей вентильной обмотки соединена в прямую и обратную звезды; при этом прямая звезда имеет вводы с нечетными номерами a₁, b₃, c₅; а обратная звезда имеет вводы с четными номерами a₄, b₆, c₂. Другая пара частей вентильной обмотки также соединена в прямую и обратную звезды; при этом прямая звезда имеет вводы с нечетными номерами a'₁, b'₃, c'₅, а обратная звезда имеет вводы с четными номерами a'₄, b'₆, c'₂.

Между нейтралями прямых и обратных звезд частей вентильной обмотки включены уравнительные реакторы 22 и 23 (см. фиг. 2).

Одноименные вводы частей вентильной обмотки размещены оппозитно с одноименными шинами S₁- S₆, S'₁ - S'₆. При этом соединение вводов фаз частей вентильной обмотки с шинами выполнено следующим образом: a₁- S₅; a₄-S₄; b₃-S₃; b₆-S₆; c₅-S₁; c₂-S₂; a'₁-S'₅; a'₄-S'₄; b'₃-S'₃; b'₆-S'₆; c'₅-S'₁; c'₂-S'₂.

Шины, в свою очередь, подключены к соответствующим трехфазным преобразовательным секциям, содержащим вентили V₁, V₃, V₅ и V'₁, V'₃, V'₅ нечетных преобразовательных секций и вентили V₄, V₆, V₂ и V'₄, V'₆, V'₂ преобразовательных секций соответственно таким образом, что числовые значения буквенных обозначений шин и вентилей совпадают.

Вводы а₁, b₃, c₅ одной прямой звезды соединены с вентилями V₅, V₃, V₁ нечетной преобразовательной секции, а вводы а'₁, b'₃, c'₅ другой прямой звезды соединены с вентилями V'₅, V'₃, V'₁ нечетной преобразовательной секции соответственно.

Вводы а₄, b₆, c₂ одной обратной звезды соединены с вентилями V₄, V₆, V₂ четной преобразовательной секции, а вводы a'₄, b'₆, c'₂ другой обратной звезды соединены с вентилями V'₄, V'₆, V'₂ четной преобразовательной секции соответственно.

Параметрический источник тока соединен с нагрузкой 24.

Устройство работает следующим образом.

При работе параметрического источника тока через каждые 60 электрических градусов происходит поочередная коммутация тока вентилями в цепях всех прямых и всех обратных звезд. Порядок коммутации вентилей в течение периода частоты питающей сети сведен в таблицу.

В третьей и четвертой строках таблицы приведены фазы, участвующие в коммутации тока вентилями (обозначение фаз принято по вводам). При этом ток в первой коммутирующей фазе убывает, а во второй коммутирующей фазе возрастает. Например, второй столбец таблицы: - b₆, c₂ и b'₆, c'₂: токи в фазах b₆, b'₆ убывают, а в фазах c₂ и c'₂ возрастают. При этом в шинах S₅ и S'₅ наводятся электродвижущие силы взаимной индукции от магнитного потока шин соответственно S₂, S₆ и S'₂, S'₆. Указанные электродвижущие силы действуют в двух замкнутых контурах (см. фиг. 2): первый контур - фаза a₁, шина S₅, вентиль V₅, две параллельные ветви, содержащие вентили V₆, V₂, шины S₆, S₂ и фазы b₆, c₂, ветви уравнительного реактора 22; второй контур - фаза a'₁, шина S'₅ и т.п. аналогично описанному выше первому контуру.

При каждой коммутации образуются проводящие замкнутые контуры, каждый из которых состоит из фазы прямой или обратной звезды, шины, соединяющей указанную фазу с вентилем из двух параллельных ветвей с вентилем, шиной и фазой обратной или прямой звезды в каждой, ветвей уравнительного реактора. Среднее значение электродвижущих сил взаимной индукции в указанном контуре за период напряжения питающей сети равно E = k (L_S16 + L_S23 + L_S45 - L_S12 - L_S34 - L_S65), где k - коэффициент пропорциональности; L_skj - взаимная индуктивность между шинами, подключенными к k-тому и j-тому вводам.

Электродвижущая сила E действует в левой части схемы, представленной на фиг. 2. В правой части схемы E' = E.

Если фазы частей вентильной обмотки соединены с шинами так, как показано на фиг. 2, то выполняется баланс электродвижущих сил взаимоиндукции, то есть L_S16 + L_S23 + L_S45 = L_S12 + L_S34 + L_S65 и E = E'= 0.

В таком случае уравнительный ток между вентильными группами и между ветвями уравнительного реактора исключается. Это означает, что ток нагрузки делится равномерно между указанными группами и ветвями уравнительного реактора.

В соответствии с заявляемым решением авторами разработан эскизный проект, выполнены расчеты, подтвердившие его работоспособность. Изобретение может найти практическое применение в параметрических источниках тока, в частности, для питания электролизеров на Саянском алюминиевом заводе.

Литература 1. Рабочая документация. Конструктивно-монтажные чертежи 16560-ЭП-4 Государственного проектного института "Цветметэлектропроект", Ташкент, 1986 г. , в соответствии с которой разработан, изготовлен и введен в эксплуатацию в 1991 году на Саянском алюминиевом заводе параметрический источник тока.

Формула изобретения

Параметрический источник тока, содержащий, по крайней мере, один трехфазный реактор, трехфазную конденсаторную батарею и преобразователь, имеющий n пар преобразовательных секций, где n - целое число ≥ 1, и преобразовательный трансформатор, содержащий сетевую обмотку, n уравнительных реакторов и n пар частей вентильной обмотки, одна часть из которых в каждой паре соединена в прямую звезду и подсоединена к вводам с нечетными номерами a₁, b₃, c₅, соединенными с вентилями нечетной преобразовательной секции, а другая часть соединена в обратную звезду и подсоединена к вводам с четными номерами a₄, b₆, c₂, соединенными с вентилями четной преобразовательной секции, между нейтралями прямых и обратных звезд частей вентильной обмотки включены уравнительные реакторы, при этом каждый ввод одной фазы части, соединенной в прямую звезду, расположен рядом с вводом части, соединенной в обратную звезду, и вводы каждой части размещены оппозитно с шинами, соединяющими каждую фазу прямой и обратной звезд с соответствующим вентилем преобразовательной секции, отличающийся тем, что выводы фаз a и c одной части вентильной обмотки соединены с шинами, размещенными оппозитно выводам фаз обмотки c и a соответственно этой же части вентильной обмотки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3